Neuroprotective effects of compounds with antioxidant and anti-inflammatory properties in a Drosophila model of Parkinson's disease

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Parkinson's disease (PD) is the most common movement disorder. Extrapyramidal motor symptoms stem from the degeneration of the dopaminergic pathways in patient brain. Current treatments for PD are symptomatic, alleviating disease symptoms without reversing or retarding disease progression. Although the cause of PD remains unknown, several pathogenic factors have been identified, which cause dopaminergic neuron (DN) death in the substantia nigra (SN). These include oxidative stress, mitochondrial dysfunction, inflammation and excitotoxicity. Manipulation of these factors may allow the development of disease-modifying treatment strategies to slow neuronal death. Inhibition of DJ-1A, the <it>Drosophila </it>homologue of the familial PD gene DJ-1, leads to oxidative stress, mitochondrial dysfunction, and DN loss, making fly DJ-1A model an excellent <it>in vivo </it>system to test for compounds with therapeutic potential.</p> <p>Results</p> <p>In the present study, a <it>Drosophila </it>DJ-1A model of PD was used to test potential neuroprotective drugs. The drugs applied are the Chinese herb celastrol, the antibiotic minocycline, the bioenergetic amine coenzyme Q10 (coQ10), and the glutamate antagonist 2,3-dihydroxy-6-nitro-7-sulphamoylbenzo[f]-quinoxaline (NBQX). All of these drugs target pathogenic processes implicated in PD, thus constitute mechanism-based treatment strategies. We show that celastrol and minocycline, both having antioxidant and anti-inflammatory properties, confer potent dopaminergic neuroprotection in <it>Drosophila </it>DJ-1A model, while coQ10 shows no protective effect. NBQX exerts differential effects on cell survival and brain dopamine content: it protects against DN loss but fails to restore brain dopamine level.</p> <p>Conclusion</p> <p>The present study further validates <it>Drosophila </it>as a valuable model for preclinical testing of drugs with therapeutic potential for neurodegenerative diseases. The lower cost and amenability to high throughput testing make <it>Drosophila </it>PD models effective <it>in vivo </it>tools for screening novel therapeutic compounds. If our findings can be further validated in mammalian PD models, they would implicate drugs combining antioxidant and anti-inflammatory properties as strong therapeutic candidates for mechanism-based PD treatment.</p

Multi-omics Reveals the Lifestyle of the Acidophilic, Mineral-Oxidizing Model Species Leptospirillum ferriphilumT.

Leptospirillum ferriphilum plays a major role in acidic, metal-rich environments, where it represents one of the most prevalent iron oxidizers. These milieus include acid rock and mine drainage as well as biomining operations. Despite its perceived importance, no complete genome sequence of the type strain of this model species is available, limiting the possibilities to investigate the strategies and adaptations that Leptospirillum ferriphilum DSM 14647T (here referred to as Leptospirillum ferriphilum T) applies to survive and compete in its niche. This study presents a complete, circular genome of Leptospirillum ferriphilum T obtained by PacBio single-molecule real-time (SMRT) long-read sequencing for use as a high-quality reference. Analysis of the functionally annotated genome, mRNA transcripts, and protein concentrations revealed a previously undiscovered nitrogenase cluster for atmospheric nitrogen fixation and elucidated metabolic systems taking part in energy conservation, carbon fixation, pH homeostasis, heavy metal tolerance, the oxidative stress response, chemotaxis and motility, quorum sensing, and biofilm formation. Additionally, mRNA transcript counts and protein concentrations were compared between cells grown in continuous culture using ferrous iron as the substrate and those grown in bioleaching cultures containing chalcopyrite (CuFeS2). Adaptations of Leptospirillum ferriphilum T to growth on chalcopyrite included the possibly enhanced production of reducing power, reduced carbon dioxide fixation, as well as elevated levels of RNA transcripts and proteins involved in heavy metal resistance, with special emphasis on copper efflux systems. Finally, the expression and translation of genes responsible for chemotaxis and motility were enhanced.IMPORTANCE Leptospirillum ferriphilum is one of the most important iron oxidizers in the context of acidic and metal-rich environments during moderately thermophilic biomining. A high-quality circular genome of Leptospirillum ferriphilum T coupled with functional omics data provides new insights into its metabolic properties, such as the novel identification of genes for atmospheric nitrogen fixation, and represents an essential step for further accurate proteomic and transcriptomic investigation of this acidophile model species in the future. Additionally, light is shed on adaptation strategies of Leptospirillum ferriphilum T for growth on the copper mineral chalcopyrite. These data can be applied to deepen our understanding and optimization of bioleaching and biooxidation, techniques that present sustainable and environmentally friendly alternatives to many traditional methods for metal extraction

DASC-PM v1.0 : ein Vorgehensmodell für Data-Science-Projekte

Das Thema Data Science hat in den letzten Jahren in vielen Organisationen stark an Aufmerksamkeit gewonnen. Häufig herrscht jedoch weiterhin große Unklarheit darüber, wie diese Disziplin von anderen abzugrenzen ist, welche Besonderheiten der Ablauf eines Data-Science-Projekts besitzt und welche Kompetenzen vorhanden sein müssen, um ein solches Projekt durchzuführen. In der Hoffnung, einen kleinen Beitrag zur Beseitigung dieser Unklarheiten leisten zu können, haben wir von April 2019 bis Februar 2020 in einer offenen und virtuellen Arbeitsgruppe mit Vertretern aus Theorie und Praxis das vorliegende Dokument erarbeitet, in dem ein Vorgehensmodell für Data-Science-Projekte beschrieben wird – das Data Science Process Model (DASC-PM). Ziel war es dabei nicht, neue Herangehensweisen zu entwickeln, sondern viel-mehr, vorhandenes Wissen zusammenzutragen und in geeigneter Form zu strukturieren. Die Ausarbeitung ist als Zusammenführung der Erfahrung sämtlicher Teilnehmerinnen und Teilnehmer dieser Arbeitsgruppe zu verstehen

Development of a test system for identifying the bitumen type and the modifier used in a reclaimed asphalt

Da Polymer-, Gummi-, wachs- und mehrfachmodifizierte Bitumen seit Jahren im Asphaltstraßenbau eigesetzt werden, kommen diese vermehrt im Ausbauasphalt vor. Zur Bewertung des Ausbauasphalts ist es daher notwendig, die Modifizierungen an der Mischanlage zu identifizieren. Die Ausbildung des Bindemittelsacks beim Erweichungspunkt Ring und Kugel ist charakteristisch für die Modifizierung. Hierdurch können wachsmodifizierte Bitumen (WmB) recht präzise und Polymermodifizierten Bitumen (PmB) teilweise identifiziert werden. Mittels Differential Scanning Calorimetry (DSC) werden die Schmelztemperaturen der Wachse erfasst. Hierdurch können WmB identifiziert und die Wachsarten unterschieden werden. Die Analytik mittels Dynamischem Scherrheometer (DSR) startet mit der Bestimmung der Äquisteifigkeitstemperatur EG*T. Bei EG*T werden Frequenz-, Amplituden- und MSCR-Tests durchgeführt. Die Grenze des LVE-Bereichs dient der Identifizierung von WmB. Anhand der Kennwerte bei 0,1 Hz können PmB erkannt werden. Die Rückformung (MSCRT) dient der Identifizierung von Mehrfachmodifizierungen. Da Gummimodifizierte Bitumen (GmB) bei der Extraktion erkannt werden, können alle Modifizierungsarten identifiziert werden. In den FTIR-Spektren (Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie) der modifizierten Bitumen verursachen einige Polymere und Wachse charakteristische Banden, wodurch diese erkannt werden. Die Identifizierung der übrigen Additive erfolgt mithilfe einer multivariaten Auswertung, wodurch mit Ausnahme der GmB (nicht erforderlich) alle Additive erkannt werden. An Stichproben konnte zudem eine Abgrenzung von Mehrfachmodifizierungen sowie eine Abschätzung der Zugabemenge erreicht werden. DSR und FTIR ermöglichen beide eine schnelle, einfache und zielsichere Identifizierung der Bitumenmodifizierungen. Durch die FTIR-Analytik können die Modifizierungen mit der größtmöglichen Präzision bestimmt werden. Die DSR-Analytik erlaubt dafür zusätzlich eine baupraktische Bewertung der Bindemittel.As polymer, rubber, wax and multi-modified bitumen are used for asphalt road construction since many years, they increasingly occur in reclaimed asphalt. To assess the reclaimed asphalt, it is therefore necessary to identify the modifications in the mixing plants. The formation of the binder bag at softening point ring and ball is characteristic for modification. In this way, wax modified bitumen (WmB) can be identified rather precisely and to a less extent polymer modified bitumen (PmB) can also be identified. Differential scanning calorimetry (DSC) is used to record the melting temperatures of the waxes. In this way, WmB can be identified and a differentiation can be made between the wax types. The analysis by means of the dynamic shear rheometer (DSR) starts with the determination of the equi-stiffness temperature EG*T. Frequency-, amplitude- and MSCR-tests are performed at EG*T. The limit of the LVE range is used to identify WmB. PmB can be identified based on the characteristic values at 0.1 Hz. Creep recovery (MSCRT) is used to identify multi-modifications. As rubber modified bitumen (GmB) is identified on extraction, all types of modification can therefore be identified. Several polymers and waxes cause characteristic bands in the FTIR spectra (Fourier Transform Infrared spectroscopy) of modified bitumen, which enables the identification of these additives. The other additives except the GmB (not necessary) can be identified by means of multivariate model. Further, due to random evaluations, the differentiation between single- and multi-modification as well as the estimation of the content of some additives is possible. DSR and FTIR both enable fast, simple and accurate identification of the bitumen modification. The modification can be determined with the greatest possible precision by using FTIR analysis. On the other hand, DSR analysis allows additional practical assessment of the binder on site

Umweltschutz als Wirtschaftsfaktor : Technologien zum Schutz von Klima und Umwelt haben großes Wachstumspotenzial

Die Nachfrage nach Umweltschutztechnologien steigt. Der angewandten wirtschaftspolitischen Forschung kommt die Aufgabe zu, die ökonomischen Effekte des umweltpolitisch motivierten Handelns empirisch zu erfassen und auszuwerten. Dr. Birgit Gehrke, Dr. Ulrich Schasse und Prof. Stephan Thomsen vom Center für Wirtschaftspolitische Studien (CWS) und Institut für Wirtschaftspolitik zeigen, dass eine leistungsfähige Umweltschutzwirtschaft die Voraussetzung ist, damit Deutschland auch weiterhin an der wachsenden Nachfrage nach Umweltschutztechnologien partizipieren kann