Reduzierung kupferhaltiger Pflanzenschutzmittel im ökologischen Weinbau: Untersuchungen zu innovativen Kupferformulierungen mit hohem Reduktionspotential und Entwicklung von Strategien zu deren gezielter Anwendung gegen die Rebenperonospora

Kupfer ist ein vor allem in der ökologischen Landwirtschaft und dort viel in Sonderkulturen eingesetztes Pflanzenschutzmittel. Gerade in großflächigen Sonderkulturen wie Wein, Apfel oder Hopfen wird Kupfer im ökologischen Anbau gegen spezifische Krankheitsbilder erfolgreich eingesetzt: z.B. den Falschen Mehltau des Weins bzw. des Hopfens und den Erreger des Apfelschorfs (Venturia inequalis). Der Einsatz von Kupfer als Pflanzenschutzmittel führt zu einer Anreicherung dieses Schwermetalls in den Böden. In Weinbergsböden wurde gezeigt, dass die Belastung Auswirkungen auf alle im Boden lebenden Organismen (Bodenzönose) und auch Kleinsäuger und Vögel haben kann. Große Kupfermengen führen zu einer reduzierten Biodiversität, was dem ökologischen Gedanken direkt entgegensteht. Das Problem wird dadurch verstärkt, dass es im ökologischen Bereich kaum eine Alternative zum Einsatz von Kupfer gibt. In unserem Projekt wurden im Laufe von drei Jahren mehrere unterschiedliche Kupfersalze und auch etliche formulierte Kupferpräparate (mikroverkapseltes Kupfer) an Weinreben getestet um ihr Kupferminimierungspotential zu erforschen. Unsere Versuche haben gezeigt, dass man um eine optimale Wirksamkeit von Kupfer gegen den Falschen Mehltau (Plasmopara viticola) der Weinrebe zu erreichen, eine hohe Verfügbarkeit von Kupferionen, durch beispielsweise leicht lösliche Stoffe wie Kupfersulfat, mit einer guten Blatthaftung kombinieren muss. Eine Mikroverkapselung ist ein Weg dies zu erreichen. Für unsere Versuche hat die Firma Agrolytix GmbH, Erlangen, ein mikroverkapseltes Präparat auf Kupfersulfatbasis hergestellt, die sogenannten CuCaps. Hierbei wurde das Kupfersulfat in Fett verkapselt. Im Jahr 2012 hatte das Präparat alle Voraussetzungen erfüllt, in die nächste Testphase zu gehen. Anfang 2013 hat die Firma Agrolytix GmbH die Freisetzungskinetik des Kupfersulfats aus den Kapseln optimiert, so dass eine langanhaltende Wirkung auf den Blättern erreicht wurde. Entsprechend wurde dieses Präparat unter Praxisbedingungen im Staatsweingut Freiburg am Standort Blankenhornsberg getestet. Hierbei konnte nachgewiesen werden, dass das Präparat CuCaps an Weinblättern eine äquivalente Wirkung zum verwendeten Referenzprodukt (Cuprozin progress) hatte und selbst in einer geringeren Aufwandmenge von etwa 1.2 kg Kupfer pro Hektar und Jahr noch gute Wirksamkeit zeigte. Zusätzlich erwies sich, dass das mikroverkapselte Präparat signifikant besseren Schutz vor Neuinfektionen an Gescheinen und Trauben bot, als das kommerziell erhältliche Vergleichsprodukt. In Laborexperimenten zeigte das Prüfpräparat sehr gute Haftungseigenschaften und Abwaschstabilität. Während des BÖLN-Projekts wurden weitere Anwendungspartner aus unterschiedlichen landwirtschaftlichen Bereichen geworben: einerseits Dr. Christian Scheer vom Kompetenzzentrum Bodensee, andererseits Dr. Florian Weihrauch von der Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL). Beide setzten die CuCaps im Rahmen von Kupferminimierungsversuchen im Apfel- respektive Hopfenanbau ein und stellten ihre positiven Ergebnisse unter anderem auf dem Kupferfachgespräch in Berlin vor (2012/2013). Dies zeigt, dass wir mit den CuCaps dazu beitragen könnten im gesamten ökologischen Landbau die ausgebrachten Kupfermengen weiter zu minimieren. Zusätzlich wurden während der Projektlaufzeit unterschiedliche Misch- und Ersatzstoffe für Kupfer getestet. Bei diesen Experimenten wurde festgestellt, dass die Ausbringung von Kupfer zusammen mit Netzschwefel eine verbesserte Wirkung gegen P. viticola mit sich bringt. Außerdem fanden wir eine transiente Wirkung von Hopfenextrakt auf den Falschen Mehltau der Weinrebe. Auch das in Kooperation mit der Tumorbiologie Freiburg entwickelte Hexadecylphosphocholin wurde im Rahmen des Projektes untersucht und unter Freilandbedingungen geprüft und es zeigte dort sehr gute Wirksamkeit gegen den P. viticola. Wir betrachteten im Projektverlauf auch etliche andere Naturstoffe, die in Voruntersuchungen mit Essigsäurebakterien Wirksamkeit zeigten, von denen aber keines eine gut reproduzierbare Wirkeffizienz in Blattscheibenessays hatte. Folglich wurden diese nach der ersten Prüfung nicht weiter im Projektverlauf untersucht. Alles in allem stehen am Ende dieses Projekts mit den CuCaps ein Präparat, das, weiter entwickelt, den Eintrag von Kupfer in den Boden von Sonderkulturen verringern könnte, und drei potentielle Kupfermisch- oder Ersatzstoffe (Netzschwefel, Hopfenextrakt, HePC), deren Wirkungsweise und generelle Wirksamkeit weiter untersucht werden sollten

Novel insights into PORCN mutations, associated phenotypes and pathophysiological aspects.

BACKGROUND: Goltz syndrome (GS) is a X-linked disorder defined by defects of mesodermal- and ectodermal-derived structures and caused by PORCN mutations. Features include striated skin-pigmentation, ocular and skeletal malformations and supernumerary or hypoplastic nipples. Generally, GS is associated with in utero lethality in males and most of the reported male patients show mosaicism (only three non-mosaic surviving males have been described so far). Also, precise descriptions of neurological deficits in GS are rare and less severe phenotypes might not only be caused by mosaicism but also by less pathogenic mutations suggesting the need of a molecular genetics and functional work-up of these rare variants. RESULTS: We report two cases: one girl suffering from typical skin and skeletal abnormalities, developmental delay, microcephaly, thin corpus callosum, periventricular gliosis and drug-resistant epilepsy caused by a PORCN nonsense-mutation (c.283C > T, p.Arg95Ter). Presence of these combined neurological features indicates that CNS-vulnerability might be a guiding symptom in the diagnosis of GS patients. The other patient is a boy with a supernumerary nipple and skeletal anomalies but also, developmental delay, microcephaly, cerebral atrophy with delayed myelination and drug-resistant epilepsy as predominant features. Skin abnormalities were not observed. Genotyping revealed a novel PORCN missense-mutation (c.847G > C, p.Asp283His) absent in the Genome Aggregation Database (gnomAD) but also identified in his asymptomatic mother. Given that non-random X-chromosome inactivation was excluded in the mother, fibroblasts of the index had been analyzed for PORCN protein-abundance and -distribution, vulnerability against additional ER-stress burden as well as for protein secretion revealing changes. CONCLUSIONS: Our combined findings may suggest incomplete penetrance for the p.Asp283His variant and provide novel insights into the molecular etiology of GS by adding impaired ER-function and altered protein secretion to the list of pathophysiological processes resulting in the clinical manifestation of GS

Novel insights into PORCN mutations, associated phenotypes and pathophysiological aspects.

BACKGROUND: Goltz syndrome (GS) is a X-linked disorder defined by defects of mesodermal- and ectodermal-derived structures and caused by PORCN mutations. Features include striated skin-pigmentation, ocular and skeletal malformations and supernumerary or hypoplastic nipples. Generally, GS is associated with in utero lethality in males and most of the reported male patients show mosaicism (only three non-mosaic surviving males have been described so far). Also, precise descriptions of neurological deficits in GS are rare and less severe phenotypes might not only be caused by mosaicism but also by less pathogenic mutations suggesting the need of a molecular genetics and functional work-up of these rare variants. RESULTS: We report two cases: one girl suffering from typical skin and skeletal abnormalities, developmental delay, microcephaly, thin corpus callosum, periventricular gliosis and drug-resistant epilepsy caused by a PORCN nonsense-mutation (c.283C > T, p.Arg95Ter). Presence of these combined neurological features indicates that CNS-vulnerability might be a guiding symptom in the diagnosis of GS patients. The other patient is a boy with a supernumerary nipple and skeletal anomalies but also, developmental delay, microcephaly, cerebral atrophy with delayed myelination and drug-resistant epilepsy as predominant features. Skin abnormalities were not observed. Genotyping revealed a novel PORCN missense-mutation (c.847G > C, p.Asp283His) absent in the Genome Aggregation Database (gnomAD) but also identified in his asymptomatic mother. Given that non-random X-chromosome inactivation was excluded in the mother, fibroblasts of the index had been analyzed for PORCN protein-abundance and -distribution, vulnerability against additional ER-stress burden as well as for protein secretion revealing changes. CONCLUSIONS: Our combined findings may suggest incomplete penetrance for the p.Asp283His variant and provide novel insights into the molecular etiology of GS by adding impaired ER-function and altered protein secretion to the list of pathophysiological processes resulting in the clinical manifestation of GS

A de novo CSDE1 variant causing neurodevelopmental delay, intellectual disability, neurologic and psychiatric symptoms in a child of consanguineous parents.

Funder: National Human Genome Research Institute; Id: http://dx.doi.org/10.13039/100000051Funder: Broad Institute; Id: http://dx.doi.org/10.13039/100013114Funder: Horizon 2020; Id: http://dx.doi.org/10.13039/100010661Funder: Muscular Dystrophy Canada; Id: http://dx.doi.org/10.13039/501100000223Funder: Evelyn Trust; Id: http://dx.doi.org/10.13039/501100004282Funder: European Regional Development Fund; Id: http://dx.doi.org/10.13039/501100008530CSDE1 encodes the cytoplasmic cold shock domain-containing protein E1 (CSDE1), which is highly conserved across species and functions as an RNA-binding protein involved in translationally coupled mRNA turnover. CSDE1 displays a bidirectional role: promoting and repressing the translation of RNAs but also increasing and decreasing the abundance of RNAs. Preclinical studies highlighted an involvement of CSDE1 in different forms of cancer. Moreover, CSDE1 is highly expressed in human embryonic stem cells and plays a role in neuronal migration and differentiation. A genome-wide association study suggested CSDE1 as a potential autism-spectrum disorder risk gene. A multicenter next generation sequencing approach unraveled likely causative heterozygous variants in CSDE1 in 18 patients, identifying a new autism spectrum disorder-related syndrome consisting of autism, intellectual disability, and neurodevelopmental delay. Since then, no further patients with CSDE1 variants have been reported in the literature. Here, we report a 9.5-year-old girl from a consanguineous family of Turkish origin suffering from profound delayed speech and motor development, moderate intellectual disability, neurologic and psychiatric symptoms as well as hypoplasia of corpus callosum and mildly reduced brain volume on brain magnetic resonance imaging associated with a recurrent de novo mutation in CSDE1 (c.367C > T; p.R123*) expanding the phenotypical spectrum associated with pathogenic CSDE1 variants

Enhancing Anticoagulation Monitoring and Therapy in Patients Undergoing Microvascular Reconstruction in Maxillofacial Surgery: A Prospective Observational Trial

Background: In reconstructive surgery, loss of a microvascular free flap due to perfusion disorders, especially thrombosis, is a serious complication. In recent years, viscoelastic testing (VET) has become increasingly important in point-of-care (POC) anticoagulation monitoring. This paper describes a protocol for enhanced anticoagulation monitoring during maxillofacial flap surgery. Objective: The aim of the study will be to evaluate, in a controlled setting, the predictive value of POC devices for the type of flap perfusion disorders due to thrombosis or bleeding. VET, Platelet monitoring (PM) and standard laboratory tests (SLT) are comparatively examined. Methods/Design: This study is an investigator-initiated prospective trial in 100 patients undergoing maxillofacial surgery. Patients who undergo reconstructive surgery using microvascular-free flaps will be consecutively enrolled in the study. All patients provide blood samples for VET, PM and SLT at defined time points. The primary outcome is defined as free flap loss during the hospital stay. Statistical analyses will be performed using t-tests, including the Bonferroni adjustment for multiple comparisons. Discussion: This study will help clarify whether VET can improve individualized patient care in reconstruction surgery. A better understanding of coagulation in relation to flap perfusion disorders may allow real-time adaption of antithrombotic strategies and potentially prevent flap complications

A Homozygous PPP1R21 Splice Variant Associated with Severe Developmental Delay, Absence of Speech, and Muscle Weakness Leads to Activated Proteasome Function

PPP1R21 acts as a co-factor for protein phosphatase 1 (PP1), an important serine/threonine phosphatase known to be essential for cell division, control of glycogen metabolism, protein synthesis, and muscle contractility. Bi-allelic pathogenic variants in PPP1R21 were linked to a neurodevelopmental disorder with hypotonia, facial dysmorphism, and brain abnormalities (NEDHFBA) with pediatric onset. Functional studies unraveled impaired vesicular transport as being part of PPP1R21-related pathomechanism. To decipher further the pathophysiological processes leading to the clinical manifestation of NEDHFBA, we investigated the proteomic signature of fibroblasts derived from the first NEDHFBA patient harboring a splice-site mutation in PPP1R21 and presenting with a milder phenotype. Proteomic findings and further functional studies demonstrate a profound activation of the ubiquitin–proteasome system with presence of protein aggregates and impact on cellular fitness and moreover suggest a cross-link between activation of the proteolytic system and cytoskeletal architecture (including filopodia) as exemplified on paradigmatic proteins including actin, thus extending the pathophysiological spectrum of the disease. In addition, the proteomic signature of PPP1R21-mutant fibroblasts displayed a dysregulation of a variety of proteins of neurological relevance. This includes increase proteins which might act toward antagonization of cellular stress burden in terms of pro-survival, a molecular finding which might accord with the presentation of a milder phenotype of our NEDHFBA patient