Systemische Untersuchung der Dynamik des Erythropoetin-Rezeptors durch Einzelmolekül-Verfolgung und Variabilitätsanalyse

Signalkaskaden basieren auf fein abgestimmte Wechselwirkungen von Proteinen und sind Basis der Regulation aller biologischen Systeme. Das Hormon Erythropoetin (Epo) fördert die Bildung roter Blutkörpchen durch Bindung an den Erythropoetinrezeptor (EpoR). Dieser wird nur in geringen Mengen an der Oberfläche von Zellen des hämatopoetischen Systems präsentiert, zeigt aber eine anpassungsfähige Reaktion auf Aktivierung durch Epo. Die Sensitivität einer Signalweiterleitung ist von der Menge an Rezeptoren an der Plasmamembran abhängig. Der EpoR zeigt auch ligandenunabhängig eine ständige Zirkulation von Rezeptoren aus dem intrazellulärem Pool an die Membran und zurück. Das System bleibt dadurch adaptiv. Alle Vorgänge sind mit dem Aufbau und der Kompartimentierung der Membran, sowie den Transportvorgängen in der Zelle verknüpft. Fluoreszenzbasierende Methoden der Mikroskopie bieten vielfältige Möglichkeiten die räumliche und zeitliche Bewegung von Rezeptoren in Zellen zu untersuchen. Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung molekularer Prozesse, die beim Epo-induzierten Signalweg eine wichtige Rolle spielen. Dazu wurde einerseits die Mobilität des Rezeptors und andererseits seine Internalisierung mit Einzelmolekülmethoden untersucht. Der EpoR konnte zu diesem Zweck stöchiometrisch markiert und seine Dynamik und molekulare Interaktion in der Zellmembran auf Einzelmolkülniveau durch Einzelpartikelverfolgung beobachtet werden. Die Studien der Mobilität des EpoR in der Zellmembran konnten demonstrieren, dass aktivierte Rezeptoren eine erhöhte Neigung zur Oligomerisierung aufweisen. Die mittlere Bewegung der Rezeptorpartikel an der Membran bleibt weitestgehend unbeeinflusst vom Ligandenstimulus, doch erhöht sich der Anteil gerichteter Bewegung der Rezeptoren. Es konnte gezeigt werden, dass bevorzugt Zusammenlagerungen von Rezeptoren an der Membran nach Aktivierung internalisiert werden. Der interhelikale Abstand von Rezeptorhomodimeren ist ausschlaggebend für die fehlerfreie Translokation und den Rücktransport internalisierter Rezeptoren an die Membran. Der inaktive EpoR scheint mit lipid rafts assoziiert zu sein. Auf einer weiteren Beobachtungsebene konnte die Kinetik des Signaltransduktionsweges und die Heterogenität der zugrundeliegenden Prozesse basierend auf zeitaufgelösten Einzelzellmessungen betrachtet werden. Dabei wurde der Rezeptortransport durch eine neue Methode analysiert, die die sich heterogen verhaltene Zellen durch ein zelluläres Ensemble-Modell beschreibt. Eine umfassende Modellanalyse identifizierte Recycling-, Internalisierungs- und Synthesekinetik als Ursprung zellulärer Variabilität in der Dynamik des EpoRs. Die im Rahmen dieser Arbeit erzielten Ergebnisse konnten aufgrund der Verwendung einzelmolekülsensitiver Methoden mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung, erstmals zu einer genaueren Charakterisierung der Dynamik des EpoR auf Einzelmolekülebene verhelfen

Open-source Monitoring und Wissen für ein Regional Nachhaltiges Wassermanagement in Zentralasien

Ungleich verteiltes Wasser in Zentralasien impliziert Konflikte in allen Bereichen der Wassernutzung. Eine effiziente Bewässerungslandwirtschaft ist ein wichtiger Beitrag zur regionalen Entwicklung. Fernerkundungsdaten können notwendige Informationen im Sinne eines Monitorings liefern. Satellitenbasierte Erdbeobachtung, insbesondere seit der Verfügbarkeit von frei zugänglichen Fernerkundungsdaten, bietet enormes Potenzial für die räumliche und zeitliche Bewertung einer Vielzahl sozioökonomischer und ökologischer Aspekte. Das nachhaltige Management von Wasserressourcen steht dabei im Fokus zahlreicher wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Fragestellungen. Speziell im Kontext zwischenstaatlicher Wasserverteilungs- und Nutzungskonflikte wie in Zentralasien wird der Fernerkundung ein hoher Stellenwert bei der Analyse und Bewertung wesentlicher Prozesse und Faktoren zur Erfassung des water footprint in der Bewässerungslandwirtschaft beigemessen. Im Aralseebecken in Zentralasien, einem der global größten Trockengebiete, ist Wasser geographisch ungleich allokiert und muss zwischen sechs Staaten, deren Ökonomien stark von der Wasserverfügbarkeit abhängen, verteilt werden. Physio-geographische Gegebenheiten als auch konkurrierende Interessen bei der Wassernutzung (wie Bewässerungslandwirtschaft und Energiegewinnung) erfordern eine effektive nationale und vor allem grenzüberschreitende Koordination dieser Interessen unter Einbindung von Nutzern und lokalen sowie regionalen Entscheidungsträgern mit dem Ziel der langfristig ressourcenschonenden Wassernutzung. Dieser Beitrag widmet sich der Frage wie frei zugängliche Fernerkundungsdaten und daraus in GIS-basierten Analysen abgeleitete Geoinformationen sowie der Transfer generierten Wissens im Sinne eines Monitorings zur Erhöhung der Wassernutzungseffizienz in der regionalen Bewässerungslandwirtschaft beitragen können. Besonderer Fokus liegt auf der Anwendung von optischen Satellitenbildern (MODIS) für (1) das Monitoring der bewässerten Landnutzung und der Ernteabschätzung zur Ermittlung der Produktivität der bewässerten Landwirtschaft und (2) dem zeitlichen und räumlichen Vergleich der Produktivität der Bewässerungssysteme. Die wissenschaftliche Arbeit verortet sich im CAWa-Projekt („Regional Research Network Central Asian Water“) als wissenschaftlich-technische Komponente der vom deutschen Bundesaußenministerium geförderten Wasserinitiative für Zentralasien (“Berliner Prozess”)

Shedding light inside the black box of implementation: Tax crimes as a predicate crime for money laundering

Even perfect transposition of EU Directives does not necessarily translate into homogeneous rules or application of rules across the European Union. Europeanization literature focused on the formal transposition of EU Directives. Newer studies suggest looking into the black box of how this translates into law in action. The 4th Anti-Money Laundering Directive incorporated taxes as a predicate crime for money laundering. We analyze how and why this Directive has been implemented so differently across EU countries both in the books and in action through a novel dataset. We find that country characteristics can explain formal transposition patterns and influence the domestic adaptation of regulation as well as how practitioners, the second front line of implementation, use these rules in action. We find that corruption, government effectiveness, regulatory quality, tax morale, and tax administrative capacity are important factors to explain lingering differences in the books and in action among EU Member States

Optimized methods for extracting circulating small RNAs from long-term stored equine samples.

Circulating miRNAs in body fluids, particularly serum, are promising candidates for future routine biomarker profiling in various pathologic conditions in human and veterinary medicine. However, reliable standardized methods for miRNA extraction from equine serum and fresh or archived whole blood are sorely lacking. We systematically compared various miRNA extraction methods from serum and whole blood after short and long-term storage without addition of RNA stabilizing additives prior to freezing. Time of storage at room temperature prior to freezing did not affect miRNA quality in serum. Furthermore, we showed that miRNA of NGS-sufficient quality can be recovered from blood samples after >10 years of storage at -80 °C. This allows retrospective analyses of miRNAs from archived samples

[DDB2-associated incidence of squamous cell carcinoma in Haflingers: risk minimization by genotyping].

SCC (squamous cell carinomas) are among the most common eye neoplasms in horses. In recent studies Haflinger horses with a homozygous genotype for a missense variant in the DDB2 gene (damage specific DNA binding protein 2) had a significant increased risk of developing ocular SCC. The aims of this study were to determine the frequency of the SCC-associated risk allele in the DDB2 gene in Swiss and Austrian Haflinger populations and to validate the previously described phenotypic correlation. For this purpose, Haflingers presented at various horse clinics in Switzerland (n = 21, including 11 SCC cases), privately kept Haflingers (n = 52, including 1 SCC case), and Haflingers from a stud farm in the Austrian Tyrol (n = 53) were recruited. The individual DDB2 genotype of the animals was determined using a polymerase chain ceaction (PCR) test using hair follicle or whole blood samples. Of the 12 horses suffering from SCC, nine had ocular SCC and three had non-ocular SCC. Six of the nine Haflingers with ocular SCC and one of the three Haflingers with non-ocular SCC were homozygous for the DDB2 variant. Of the 113 clinically normal animals, 7/113 were homozygous (6 %) and 42/113 were heterozygous (37 %), which corresponds to an allele frequency of 24,8 % in the control cohort. The risk of ocular SCC occurring in Haflingers is significantly increased with the homozygous DDB2 genotype. However, not all animals with SCC carry this gene variant and not all DDB2 homozygous animals develop SCC, which can be explained by the multifactorial genesis of the disease. Due to the high frequency of the undesirable allele, we recommend taking the individual DDB2 genotype of breeding animals into account in order to avoid homozygous offspring with a greatly increased SCC risk by excluding high-risk matings

Gonadotropin-releasing hormone analogs during chemotherapy for preservation of ovarian function and fertility in premenopausal early breast cancer patients: a systematic review and meta-analysis of individual patient-level data

Purpose The role of temporary ovarian suppression with gonadotropin-releasing hormone agonists (GnRHa) during chemotherapy as a strategy to preserve ovarian function and fertility in premenopausal women remains controversial. This systematic review and meta-analysis using individual patient\u2013level data was conducted to better assess the efficacy and safety of this strategy in patients with early breast cancer. Methods The trials in which premenopausal women with early breast cancer were randomly assigned to receive (neo)adjuvant chemotherapy alone or with concurrent GnRHa were eligible for inclusion. Primary end points were premature ovarian insufficiency (POI) rate and post-treatment pregnancy rate. Disease-free survival and overall survival were secondary end points. Because each study represents a cluster, statistical analyses were performed using a random effects model. Results A total of 873 patients from five trials were included. POI rate was 14.1% in the GnRHa group and 30.9% in the control group (adjusted odds ratio, 0.38; 95% CI, 0.26 to 0.57; P, .001). A total of 37 (10.3%) patients had at least one post-treatment pregnancy in the GnRHa group and 20 (5.5%) in the control group (incidence rate ratio, 1.83; 95% CI, 1.06 to 3.15; P = .030). No significant differences in disease-free survival (adjusted hazard ratio, 1.01; 95% CI, 0.72 to 1.42; P = .999) and overall survival (adjusted hazard ratio, 0.67; 95% CI, 0.42 to 1.06; P = .083) were observed between groups. Conclusion Our findings provide evidence for the efficacy and safety of temporary ovarian suppression with GnRHa during chemotherapy as an available option to reduce the likelihood of chemotherapy-induced POI and potentially improve future fertility in premenopausal patients with early breast cancer

Measurement of the cosmic ray spectrum above 4×10184{\times}10^{18} eV using inclined events detected with the Pierre Auger Observatory

A measurement of the cosmic-ray spectrum for energies exceeding $4{\times}10^{18}$ eV is presented, which is based on the analysis of showers with zenith angles greater than $60^{\circ}$ detected with the Pierre Auger Observatory between 1 January 2004 and 31 December 2013. The measured spectrum confirms a flux suppression at the highest energies. Above $5.3{\times}10^{18}$ eV, the "ankle", the flux can be described by a power law $E^{-\gamma}$ with index $\gamma=2.70 \pm 0.02 \,\text{(stat)} \pm 0.1\,\text{(sys)}$ followed by a smooth suppression region. For the energy ($E_\text{s}$) at which the spectral flux has fallen to one-half of its extrapolated value in the absence of suppression, we find $E_\text{s}=(5.12\pm0.25\,\text{(stat)}^{+1.0}_{-1.2}\,\text{(sys)}){\times}10^{19}$ eV.Comment: Replaced with published version. Added journal reference and DO

Energy Estimation of Cosmic Rays with the Engineering Radio Array of the Pierre Auger Observatory

The Auger Engineering Radio Array (AERA) is part of the Pierre Auger Observatory and is used to detect the radio emission of cosmic-ray air showers. These observations are compared to the data of the surface detector stations of the Observatory, which provide well-calibrated information on the cosmic-ray energies and arrival directions. The response of the radio stations in the 30 to 80 MHz regime has been thoroughly calibrated to enable the reconstruction of the incoming electric field. For the latter, the energy deposit per area is determined from the radio pulses at each observer position and is interpolated using a two-dimensional function that takes into account signal asymmetries due to interference between the geomagnetic and charge-excess emission components. The spatial integral over the signal distribution gives a direct measurement of the energy transferred from the primary cosmic ray into radio emission in the AERA frequency range. We measure 15.8 MeV of radiation energy for a 1 EeV air shower arriving perpendicularly to the geomagnetic field. This radiation energy -- corrected for geometrical effects -- is used as a cosmic-ray energy estimator. Performing an absolute energy calibration against the surface-detector information, we observe that this radio-energy estimator scales quadratically with the cosmic-ray energy as expected for coherent emission. We find an energy resolution of the radio reconstruction of 22% for the data set and 17% for a high-quality subset containing only events with at least five radio stations with signal.Comment: Replaced with published version. Added journal reference and DO

Measurement of the Radiation Energy in the Radio Signal of Extensive Air Showers as a Universal Estimator of Cosmic-Ray Energy

We measure the energy emitted by extensive air showers in the form of radio emission in the frequency range from 30 to 80 MHz. Exploiting the accurate energy scale of the Pierre Auger Observatory, we obtain a radiation energy of 15.8 \pm 0.7 (stat) \pm 6.7 (sys) MeV for cosmic rays with an energy of 1 EeV arriving perpendicularly to a geomagnetic field of 0.24 G, scaling quadratically with the cosmic-ray energy. A comparison with predictions from state-of-the-art first-principle calculations shows agreement with our measurement. The radiation energy provides direct access to the calorimetric energy in the electromagnetic cascade of extensive air showers. Comparison with our result thus allows the direct calibration of any cosmic-ray radio detector against the well-established energy scale of the Pierre Auger Observatory.Comment: Replaced with published version. Added journal reference and DOI. Supplemental material in the ancillary file