Evolution und Regulation von Protein-Protein Interaktionen in zwei Glutamin-Amidotransferasen aus der Biosynthese von Histidin und Tryptophan

Glutamin-Amidotransferasen (GATasen) sind Bi-Enzymkomplexe, bestehend aus einer Glutaminase und einer Synthase, die als Modellenzyme zur Analyse von Protein-Protein Wechselwirkungen gut geeignet sind. Die Glutaminase erzeugt durch die Hydrolyse von Glutamin Ammoniak, der am aktiven Zentrum der Synthase mit einem spezifischen Substrat zu den für die jeweilige GATase charakteristischen Produkten reagiert. Besonders gut charakterisierte Vertreter der GATasen sind die Imidazolglycerinphosphat-Synthase (ImGP-S; 1:1 Komplex aus der Glutaminase HisH und der Synthase HisF) aus der Biosynthese des Histidin und die Anthranilat-Synthase (AS; 2:2 Komplex aus der Glutaminase TrpG und der Synthase TrpE) aus der Biosynthese des Tryptophan, deren Funktion und Evolution auf der Basis ihrer Röntgenstrukturen im Rahmen dieser Arbeit untersucht wurden. Die beiden aktiven Zentren des HisH:HisF Komplexes aus Thermotoga maritima liegen etwa 25 Å voneinander entfernt und sind über einen Ammoniak-Kanal miteinander verbunden. Die Aufklärung der Kristallstrukturen verschiedener ligandierter HisH:HisF Komplexe in Kooperation mit der Arbeitsgruppe von Dr. Matthias Wilmanns am EMBL Hamburg führte zur Identifizierung von Aminosäuren an der Kontaktfläche, die mutmaßlich an der Kommunikation der beiden aktiven Zentrum beteiligt sind. Durch strukturelle und funktionelle Charakterisierung von HisH:HisF Komplexen, in denen diese Aminosäuren gegen Alanin ausgetauscht waren, konnten Aminosäuren, die an der Bindung von Glutamin in HisH mitwirken und eine wichtige Bedeutung für den Ablauf der ImGP-S Reaktion haben, identifiziert werden. Darüber hinaus wurden an der Kontaktfläche von HisH ganze Sekundärstrukturelemente mit konservierten Aminosäuren durch die entsprechenden Abschnitte aus TrpG ersetzt, und umgekehrt. Diese Austausche führten zu keiner messbaren Änderung der Löslichkeit, Stabilität oder der Fähigkeit bzw. Unfähigkeit zur Komplexbildung mit HisF. Dagegen wurde der Oligomerisierungszustand (HisH ist ein Monomer, TrpG ist ein Dimer) durch die Austausche teilweise übertragen. Durch den wechselseitigen Austausch eines Sequenzabschnittes wurden die Glutaminase-Aktivitäten von TrpG und HisH unabhängig von der Anwesenheit von TrpE bzw. der Substratbindung an HisF. Für HisH konnte gezeigt werden, dass für diesen Übergang von einer konditionalen zu einer konstitutiven Glutaminaseaktivität eine konservierte Aminosäure verantwortlich ist. Diese Ergebnisse zeigen, dass der Austausch größerer Sequenzbereiche zwischen HisH und TrpG zu keiner wesentlichen Beeinträchtigung der Struktur führt und in beiden Enzymen der �molekularer Schalter� zur Regulation der Glutaminase-Aktivität identifiziert werden konnte. Dies spricht für einen gemeinsamen evolutionären Ursprung von HisH und TrpG

Analysis of finger movement coordination during the Variable Dexterity Test and comparative activities of daily living

Background/Aims: This study aimed to analyse and compare finger coordination patterns during the performance of the Variable Dexterity Test (VDT) and comparative daily tasks. Methods: An optoelectronic system was used to record the joint angles of 10 healthy participants performing the VDT and daily tasks. Joint angles from digits 1 to 5 were cross-correlated across the tasks, providing a measure of the degree of finger movement coordination. Results: Correlation coefficients showed identifiable coordination patterns among the finger movements under analysis. Low correlation coefficients suggested the presence of independent finger movements during the performance of the selected tasks. Conclusions: Finger movement coordination patterns observed during activities of daily living are comparable with the patterns observed during performance of the Variable Dexterity Test for the three grasping patterns analysed in the stud

Влияние акустических колебаний, генерируемых при трении, на изнашивание титановых сплавов

Представлены исследования изнашивания титановых сплавов в условиях гашения акустических колебаний возникающих при трении. Показано, что акустические колебания по своему действию аналогичны дополнительной эффективной нагрузке. Гашением акустических колебаний в трибосистеме можно влиять на механизм изнашивания и снижать износ титановых сплавов

Einfluss von Gärsubstraten auf die Benetzbarkeit von sandigen und lehmigen Böden unter feuchten und lufttrockenen Bedingungen

Durch das Erneuerbare Energien Gesetz (EEG) ist die Anzahl an Biogasanlagen und damit die Menge an anfallenden Gärresten stark gestiegen. Gärreste werden häufig als Dünger in den Kreislauf zurückgeführt. Ihr Einfluss auf die Luftleitfähigkeit, Sauerstoffdiffusion, (un-) gesättigte Wasserleitfähigkeit, sowie Benetzbarkeit unter feuchten (-60 hPa) und lufttrockenen Bedingungen, Vorbelastung und Eindringwiderstand ist hinsichtlich der Starrheit von Böden bisher noch nicht umfassend bekannt. Um einen ersten Überblick über diese Interaktionen zu bekommen, wurde die Benetzbarkeit sowohl unter feuchten (-60 hPa) Bedingungen, sowie nach einer Trockenperiode von 7 Tagen untersucht. Hierzu wurden im Labor Gärsubstrate, die zu unterschiedlichen Anteilen aus Mais, Zuckerrüben und Weizen bestanden, auf sandige und lehmige Böden (Bodenarten: Ss und Sl4) ausgebracht und auf ihre Benetzbarkeit unter lufttrockenen (Wilhelmy-Platten-Methode nach Bachmann et al. (2003)) und feuchten (-60 hPa) Bedingungen (Repellency Index nach Tillman et al. (1989)) untersucht. Die Inputsubstrate wurden nach den praxisüblichen Bedingungen aufbereitet und mit einem Gärrest einer Praxisbiogasanlage als Inokulum fermentiert. Unter anderem wurde ein Anstieg des Kontaktwinkels nach der Applikation der Gärsubstrate sowohl im sandigen als auch im lehmigen lufttrockenen und homogenisierten Boden ermittelt. Während der sandige Boden bereits vor der Applikation hydrophob war, zeigte der lehmige Boden erst nach der Applikation hydrophobe Bedingungen. Lediglich bei 100 %igem Zuckerrübeninput blieb der lehmige Boden hydrophil. Beide strukturierte Böden waren unter feuchten Bedingungen (-60 hPa) vor der Applikation der Gärsubstrate benetzbar. Im sandigen Boden sorgte ein 100 %iger Maisinput für Hydrophobie, während im lehmigen Boden alle Gärsubstrate Hydrophobie hervorriefen

Oral Tolerance Induction in Hemophilia B Dogs Fed with Transplastomic Lettuce

Anti-drug antibodies in hemophilia patients substantially complicate treatment. Their elimination through immune tolerance induction (ITI) protocols poses enormous costs, and ITI is often ineffective for factor IX (FIX) inhibitors. Moreover, there is no prophylactic ITI protocol to prevent anti-drug antibody (ADA) formation. Using general immune suppression is problematic. To address this urgent unmet medical need, we delivered antigen bioencapsulated in plant cells to hemophilia B dogs. Commercial-scale production of CTB-FIX fusion expressed in lettuce chloroplasts was done in a hydroponic facility. CTB-FIX (∼1 mg/g) in lyophilized cells was stable with proper folding, disulfide bonds, and pentamer assembly after 30-month storage at ambient temperature. Robust suppression of immunoglobulin G (IgG)/inhibitor and IgE formation against intravenous FIX was observed in three of four hemophilia B dogs fed with lyophilized lettuce cells expressing CTB-FIX. No side effects were detected after feeding CTB-FIX-lyophilized plant cells for >300 days. Coagulation times were markedly shortened by intravenous FIX in orally tolerized treated dogs, in contrast to control dogs that formed high-titer antibodies to FIX. Commercial-scale production, stability, prolonged storage of lyophilized cells, and efficacy in tolerance induction in a large, non-rodent model of human disease offer a novel concept for oral tolerance and low-cost production and delivery of biopharmaceuticals

Electromagnetic Polarizabilities of Nucleons bound in 40^{40}Ca, 16^{16}O and 4^4He

Differential cross sections for elastic scattering of photons have been measured for $^{40}$Ca at energies of 58 and 74 MeV and for $^{16}$O and $^4$He at 61 MeV, in the angular range from 45$^o$ to 150$^o$. Evidence is obtained that there are no significant in-medium modifications of the electromagnetic polarizabilities except for those originating from meson exchange currents.Comment: 20 pages including 5 Figure

Zircon M127 - A Homogeneous Reference Material for SIMS U-Pb Geochronology Combined with Hafnium, Oxygen and, Potentially, Lithium Isotope Analysis

In this article, we document a detailed analytical characterisation of zircon M127, a homogeneous 12.7 carat gemstone from Ratnapura, Sri Lanka. Zircon M127 has TIMS-determined mean U-Pb radiogenic isotopic ratios of 0.084743 ± 0.000027 for 206Pb/238U and 0.67676 ± 0.00023 for 207Pb/235U (weighted means, 2s uncertainties). Its 206Pb/238U age of 524.36 ± 0.16 Ma (95% confidence uncertainty) is concordant within the uncertainties of decay constants. The d18O value (determined by laser fluorination) is 8.26 ± 0.06‰ VSMOW (2s), and the mean 176Hf/177Hf ratio (determined by solution ICP-MS) is 0.282396 ± 0.000004 (2s). The SIMS-determined d7Li value is -0.6 ± 0.9‰ (2s), with a mean mass fraction of 1.0 ± 0.1 µg g-1 Li (2s). Zircon M127 contains ~ 923 µg g-1 U. The moderate degree of radiation damage corresponds well with the time-integrated self-irradiation dose of 1.82 × 1018 alpha events per gram. This observation, and the (U-Th)/He age of 426 ± 7 Ma (2s), which is typical of unheated Sri Lankan zircon, enable us to exclude any thermal treatment. Zircon M127 is proposed as a reference material for the determination of zircon U-Pb ages by means of SIMS in combination with hafnium and stable isotope (oxygen and potentially also lithium) determination

Meson-induced correlations of nucleons in nuclear Compton scattering

The non-resonant (seagull) contribution to the nuclear Compton amplitude at low energies is strongly influenced by nucleon correlations arising from meson exchange. We study this problem in a modified Fermi gas model, where nuclear correlation functions are obtained with the help of perturbation theory. The dependence of the mesonic seagull amplitude on the nuclear radius is investigated and the influence of a realistic nuclear density on this amplitude is dicussed. We found that different form factors appear for the static part (proportional to the enhancement constant $\kappa$) of the mesonic seagull amplitude and for the parts, which contain the contribution from electromagnetic polarizabilities.Comment: 15 pages, Latex, epsf.sty, 9 eps figures

Compton Scattering from the Deuteron and Extracted Neutron Polarizabilities

Differential cross sections for Compton scattering from the deuteron were measured at MAX-lab for incident photon energies of 55 MeV and 66 MeV at nominal laboratory angles of $45^\circ$, $125^\circ$, and $135^\circ$. Tagged photons were scattered from liquid deuterium and detected in three NaI spectrometers. By comparing the data with theoretical calculations in the framework of a one-boson-exchange potential model, the sum and difference of the isospin-averaged nucleon polarizabilities, $\alpha_N + \beta_N = 17.4 \pm 3.7$ and $\alpha_N - \beta_N = 6.4 \pm 2.4$ (in units of $10^{-4}$ fm$^3$), have been determined. By combining the latter with the global-averaged value for $\alpha_p - \beta_p$ and using the predictions of the Baldin sum rule for the sum of the nucleon polarizabilities, we have obtained values for the neutron electric and magnetic polarizabilities of $\alpha_n= 8.8 \pm 2.4$(total) $\pm 3.0$(model) and $\beta_n = 6.5 \mp 2.4$(total) $\mp 3.0$(model), respectively.Comment: 4 pages, 2 figures, revtex. The text is substantially revised. The cross sections are slightly different due to improvements in the analysi