Die Oligomerisierung des Nukleoproteins und ihre Bedeutung für den Replikationszyklus der Arenaviren

Das Nukleoprotein der Arenaviren erfüllt zentrale Aufgaben im viralen Replikationszyklus. Dazu gehört die Enkapsidierung des viralen Genoms und die Regulation von Transkription und Replikation sowie die Interaktion mit dem Matrixprotein und die Inhibition der Typ I Interferon-Antwort. Über die Homo-Oligomerisierung des Nukleoproteins, ihre Bedeutung für diese vier Aufgaben sowie die hierfür notwendigen Domänen innerhalb des Nukleoproteins war bisher nichts bekannt. In der vorliegenden Arbeit wurde gezeigt, dass sich das Nukleoprotein in Abwesenheit viraler RNA zu symmetrischen, ringförmigen Trimeren zusammenlagert. Die Bildung dieser Trimere ist unabhängig von posttranslationalen Modifikationen und ist innerhalb der Arenaviren konserviert. Mutationsanalysen ergaben, dass Bereiche innerhalb der N- und der C-terminalen Domäne kritisch für die Trimerisierung des Nukleoproteins sind. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass die Oligomerisierung des Nukleoproteins eine Grundvorraussetzung für seine Funktion bei der Replikation und Transkription des viralen Genoms ist. Im Gegensatz dazu spielt sie bei der Interaktion des Nukleoproteins mit dem Matrixprotein und für die Fähigkeit des Nukleoproteins zur Inhibition der Typ I Interferon-Antwort keine Rolle. Vermutlich wird das Nukleoprotein der Arenaviren durch Wirtszell-spezifische Proteasen verkürzt. Die dabei entstehenden, großen Spaltfragmente liegen als Monomere vor und könnten in der infizierten Zelle die Funktion als Interferon-Antagonist übernehmen, während ungespaltenes Nukleoprotein für die Replikation, Transkription und Enkapsidierung des viralen Genoms verwendet wird. Das Nukleoprotein sorgt durch seine Interaktion mit dem Matrixprotein für den Einbau des viralen Genoms in neu entstehende Virionen. In dieser Arbeit wurden die dafür verantwortlichen Aminosäurebereiche auf kurze Bereiche innerhalb der C-terminalen Proteindomäne des Nukleoproteins eingegrenzt. Anhand dieser Untersuchungen wurde ein Modell für die Interaktion zwischen dem Nukleoprotein und dem Matrixprotein an der Virusmembran aufgestellt. Vergleichende Studien zwischen den Nukleoproteinen und Matrixproteinen verschiedener Arenaviren ergaben zudem, dass heterotypische Interaktionen nur zwischen dem Nukleoprotein und dem Matrixprotein nahe verwandeter Arenaviren möglich sind. Die Interaktion zwischen dem Nukleoprotein und dem Matrixprotein wurde somit als Faktor identifiziert, der die die Bildung von Arenavirus-Reassortanten stark einschränkt. Insgesamt konnte in dieser Arbeit der Zusammenhang zwischen der Homo-Oligomerisierung und den biologischen Funktionen des Nukleoproteins aufgezeigt werden. Darüber hinaus wurden funktionelle Domänen für die NP-NP-Interaktion und die Interaktion zwischen dem Nukleoprotein und dem Matrixprotein innerhalb des Nukleoproteins identifiziert

Long-term trends at the Time Series Station Boknis Eck (Baltic Sea), 1957–2013: does climate change counteract the decline in eutrophication?

The Boknis Eck (BE) time series station, initiated in 1957, is one of the longest-operated time series stations worldwide. We present the first statistical evaluation of a data set of nine physical, chemical and biological parameters in the period of 1957–2013. In the past three to five decades, all of the measured parameters underwent significant long-term changes. Most striking is an ongoing decline in bottom water oxygen concentration, despite a significant decrease of nutrient and chlorophyll a concentrations. Temperature-enhanced oxygen consumption in the bottom water and a prolongation of the stratification period are discussed as possible reasons for the ongoing oxygen decline despite declining eutrophication. Observations at the BE station were compared with model output of the Kiel Baltic Sea Ice Ocean Model (BSIOM). Reproduced trends were in good agreement with observed trends for temperature and oxygen, but generally the oxygen concentration at the bottom has been overestimated

Structural insights into diverse modes of ICAM-1 binding by Plasmodium falciparum-infected erythrocytes

A major determinant of pathogenicity in malaria caused by Plasmodium falciparum is the adhesion of parasite-infected erythrocytes to the vasculature or tissues of infected individuals. This occludes blood flow, leads to inflammation and increases parasitaemia by reducing spleen-mediated clearance of the parasite. This adhesion is mediated by PfEMP1, a multi-variant family of around 60 proteins per parasite genome which interact with specific host receptors. One of the most common of these receptors is intracellular adhesion molecule-1 (ICAM-1) which is bound by two distinct groups of PfEMP1, A-type and B or C (BC) - type. Here we present the first structure of a domain from a B-type PfEMP1 bound to ICAM-1, revealing a complex binding site. Comparison with the existing structure of an Atype PfEMP1 bound to ICAM-1 shows that the two complexes share a globally similar architecture. However, while the A-type PfEMP1 bind ICAM-1 through a highly conserved binding surface, the BC-type PfEMP1 use a binding site that is more diverse in sequence, similar to how PfEMP1 interact with other human receptors. We also show that A- and BCtype PfEMP1 present ICAM-1 at different angles, perhaps influencing the ability of neighbouring PfEMP1 domains to bind additional receptors. This illustrates the deep diversity of the PfEMP1 and demonstrates how variations in a single domain architecture can modulate binding to a specific ligand to control function and facilitate immune evasion

Record-breaking events during the compressive failure of porous materials

An accurate understanding of the interplay between random and deterministic processes in generating extreme events is of critical importance in many fields, from forecasting extreme meteorological events to the catastrophic failure of materials and in the Earth. Here we investigate the statistics of record-breaking events in the time series of crackling noise generated by local rupture events during the compressive failure of porous materials. The events are generated by computer simulations of the uni-axial compression of cylindrical samples in a discrete element model of sedimentary rocks that closely resemble those of real experiments. The number of records grows initially as a decelerating power law of the number of events, followed by an acceleration immediately prior to failure. We demonstrate the existence of a characteristic record rank k^* which separates the two regimes of the time evolution. Up to this rank deceleration occurs due to the effect of random disorder. Record breaking then accelerates towards macroscopic failure, when physical interactions leading to spatial and temporal correlations dominate the location and timing of local ruptures. Sub-sequences of bursts between consecutive records are characterized by a power law size distribution with an exponent which decreases as failure is approached. High rank records are preceded by bursts of increasing size and waiting time between consecutive events and they are followed by a relaxation process. As a reference, surrogate time series are generated by reshuffling the crackling bursts. The record statistics of the uncorrelated surrogates agrees very well with the corresponding predictions of independent identically distributed random variables, which confirms that the temporal and spatial correlation of cracking bursts are responsible for the observed unique behaviour.Comment: 11 pages, 13 figures, revte

Экономический механизм привлечения инвестиций в горно-металлургической отрасли (на примере АО «Алмалыкский горно-металлургический комбинат»)

Объект исследования – акционерное общество "АГМК". Цель: исследование экономического механизма привлечения инвестиций в горно–металлургической отрасли. Актуальность: проблема мобилизации инвестиций в промышленные компании. Задачи работы: 1. выявить роль инвестиций в системе государственных приоритетов развития экономики РУз; 2. изучить основные инструменты для привлечения инвестиций РУз; 3. провести анализ инвестиционной активности АО "АГМК".The object of research is the joint-stock company "AGMK". Purpose: study of the economic mechanism of attracting investments in the mining and metallurgical industry. Relevance: the problem of mobilizing investments in industrial companies. Tasks of work: 1. to identify the role of investments in the system of state priorities for the development of the economy of the Republic of Uzbekistan; 2. To study the basic tools for attracting investment of the Republic of Uzbekistan 3. to analyze the investment activity of AGMK JSC

Structure-guided identification of a family of dual receptor-binding PfEMP1 that is associated with cerebral malaria

Cerebral malaria is a deadly outcome of infection by Plasmodium falciparum, occurring when parasite-infected erythrocytes accumulate in the brain. These erythrocytes display parasite proteins of the PfEMP1 family that bind various endothelial receptors. Despite the importance of cerebral malaria, a binding phenotype linked to its symptoms has not been identified. Here, we used structural biology to determine how a group of PfEMP1 proteins interacts with intercellular adhesion molecule 1 (ICAM-1), allowing us to predict binders from a specific sequence motif alone. Analysis of multiple Plasmodium falciparum genomes showed that ICAM-1-binding PfEMP1s also interact with endothelial protein C receptor (EPCR), allowing infected erythrocytes to synergistically bind both receptors. Expression of these PfEMP1s, predicted to bind both ICAM-1 and EPCR, is associated with increased risk of developing cerebral malaria. This study therefore reveals an important PfEMP1-binding phenotype that could be targeted as part of a strategy to prevent cerebral malaria

Die Oligomerisierung des Nukleoproteins und ihre Bedeutung für den Replikationszyklus der Arenaviren

Das Nukleoprotein der Arenaviren erfüllt zentrale Aufgaben im viralen Replikationszyklus. Dazu gehört die Enkapsidierung des viralen Genoms und die Regulation von Transkription und Replikation sowie die Interaktion mit dem Matrixprotein und die Inhibition der Typ I Interferon-Antwort. Über die Homo-Oligomerisierung des Nukleoproteins, ihre Bedeutung für diese vier Aufgaben sowie die hierfür notwendigen Domänen innerhalb des Nukleoproteins war bisher nichts bekannt. In der vorliegenden Arbeit wurde gezeigt, dass sich das Nukleoprotein in Abwesenheit viraler RNA zu symmetrischen, ringförmigen Trimeren zusammenlagert. Die Bildung dieser Trimere ist unabhängig von posttranslationalen Modifikationen und ist innerhalb der Arenaviren konserviert. Mutationsanalysen ergaben, dass Bereiche innerhalb der N- und der C-terminalen Domäne kritisch für die Trimerisierung des Nukleoproteins sind. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass die Oligomerisierung des Nukleoproteins eine Grundvorraussetzung für seine Funktion bei der Replikation und Transkription des viralen Genoms ist. Im Gegensatz dazu spielt sie bei der Interaktion des Nukleoproteins mit dem Matrixprotein und für die Fähigkeit des Nukleoproteins zur Inhibition der Typ I Interferon-Antwort keine Rolle. Vermutlich wird das Nukleoprotein der Arenaviren durch Wirtszell-spezifische Proteasen verkürzt. Die dabei entstehenden, großen Spaltfragmente liegen als Monomere vor und könnten in der infizierten Zelle die Funktion als Interferon-Antagonist übernehmen, während ungespaltenes Nukleoprotein für die Replikation, Transkription und Enkapsidierung des viralen Genoms verwendet wird. Das Nukleoprotein sorgt durch seine Interaktion mit dem Matrixprotein für den Einbau des viralen Genoms in neu entstehende Virionen. In dieser Arbeit wurden die dafür verantwortlichen Aminosäurebereiche auf kurze Bereiche innerhalb der C-terminalen Proteindomäne des Nukleoproteins eingegrenzt. Anhand dieser Untersuchungen wurde ein Modell für die Interaktion zwischen dem Nukleoprotein und dem Matrixprotein an der Virusmembran aufgestellt. Vergleichende Studien zwischen den Nukleoproteinen und Matrixproteinen verschiedener Arenaviren ergaben zudem, dass heterotypische Interaktionen nur zwischen dem Nukleoprotein und dem Matrixprotein nahe verwandeter Arenaviren möglich sind. Die Interaktion zwischen dem Nukleoprotein und dem Matrixprotein wurde somit als Faktor identifiziert, der die die Bildung von Arenavirus-Reassortanten stark einschränkt. Insgesamt konnte in dieser Arbeit der Zusammenhang zwischen der Homo-Oligomerisierung und den biologischen Funktionen des Nukleoproteins aufgezeigt werden. Darüber hinaus wurden funktionelle Domänen für die NP-NP-Interaktion und die Interaktion zwischen dem Nukleoprotein und dem Matrixprotein innerhalb des Nukleoproteins identifiziert

Multifunctional Nature of the Arenavirus RING Finger Protein Z

Arenaviruses are a family of enveloped negative-stranded RNA viruses that can cause severe human disease ranging from encephalitis symptoms to fulminant hemorrhagic fever. The bi‑segmented RNA genome encodes four polypeptides: the nucleoprotein NP, the surface glycoprotein GP, the polymerase L, and the RING finger protein Z. Although it is the smallest arenavirus protein with a length of 90 to 99 amino acids and a molecular weight of approx. 11 kDa, the Z protein has multiple functions in the viral life cycle including (i) regulation of viral RNA synthesis, (ii) orchestration of viral assembly and budding, (iii) interaction with host cell proteins, and (iv) interferon antagonism. In this review, we summarize our current understanding of the structural and functional role of the Z protein in the arenavirus replication cycle