High-Level Expression of Various Apolipoprotein (a) Isoforms by "Transferrinfection". The Role of Kringle IV Sequences in the Extracellular Association with Low-Density Lipoprotein

Characterization of the assembly of lipoprotein(a) [Lp(a)] is of fundamental importance to understanding the biosynthesis and metabolism of this atherogenic lipoprotein. Since no established cell lines exist that express Lp(a) or apolipoprotein(a) [apo(a)], a "transferrinfection" system for apo(a) was developed utilizing adenovirus receptor- and transferrin receptor-mediated DNA uptake into cells. Using this method, different apo(a) cDNA constructions of variable length, due to the presence of 3, 5, 7, 9, 15, or 18 internal kringle IV sequences, were expressed in cos-7 cells or CHO cells. All constructions contained kringle IV-36, which includes the only unpaired cysteine residue (Cys-4057) in apo(a). r-Apo(a) was synthesized as a precursor and secreted as mature apolipoprotein into the medium. When medium containing r-apo(a) with 9, 15, or 18 kringle IV repeats was mixed with normal human plasma LDL, stable complexes formed that had a bouyant density typical of Lp(a). Association was substantially decreased if Cys-4057 on r-apo(a) was replaced by Arg by site-directed mutagenesis or if Cys-4057 was chemically modified. Lack of association was also observed with r-apo(a) containing only 3, 5, or 7 kringle IV repeats without "unique kringle IV sequences", although Cys-4057 was present in all of these constructions. Synthesis and secretion of r-apo(a) was not dependent on its sialic acid content. r-Apo(a) was expressed even more efficiently in sialylation-defective CHO cells than in wild-type CHO cells. In transfected CHO cells defective in the addition of N-acetylglucosamine, apo(a) secretion was found to be decreased by 50%. Extracellular association with LDL was not affected by the carbohydrate moiety of r-apo(a), indicating a protein-protein interaction between r-apo(a) and apoB. These results show that, besides kringle IV-36, other kringle IV sequences are necessary for the extracellular association of r-apo(a) with LDL. Changes in the carbohydrate moiety of apo(a), however, do not affect complex formation

Stellen Kremationsaschen eine Gefahr für Böden und Grundwasser in Bestattungswäldern dar?

Die Zahl der Beisetzungen von kremierten Toten in Bestattungswäldern sowie der Anteil an Feuerbestattungen auf Friedhöfen hat in den letzten Jahren deutlich zugenommen. Kremationsaschen sind stark alkalisch und weisen hohe Gehalte an Nährstoffen und Schwermetallen auf, von welchen potenzielle Gefahren für die Ökosysteme und das Grundwasser ausgehen könnten. Großes Interesse gilt dabei hochgiftigem Chrom (VI) von welchem angenommen wird, dass es in Kremationsöfen prozessbedingt in die Aschen eingetragen wird. Über den Umfang der stofflichen Belastung und deren Reaktionen im Boden gibt es auf Grund der rechtlich besonders geschützten Kremationsasche keine belastbaren Informationen. Zur Beurteilung der stofflichen Belastung durch den Eintrag von Kremationsaschen in Bestattungswäldern wurden zunächst in drei Bestattungswäldern unter insgesamt 33 Urnenablagestellen Bodenproben entnommen und dabei keine erhöhten Schwermetallgehalte, jedoch leicht erhöhte pH-Werte festgestellt. Da Bestattungswälder allerdings relativ junge Anlagen sind (max. 15 Jahre Nutzungsdauer in Deutschland), ist es fraglich, ob Stoffverlagerungen in relevantem Umfang bis dato stattgefunden haben können. Mit Rücksicht auf die aktuelle und emotional geführte Diskussion um Bestattungswälder und um die langfristige Freisetzungs- und Verlagerungsdynamik von Schadstoffen aus Kremationsaschen im Boden prognostizieren zu können, sollen in einem nächsten Schritt Perkolationsversuche mit Referenzaschen durchgeführt und Stoffflüsse modelliert werden. Dafür wurden leere Kiefernsärge in verschiedenen Krematorien verbrannt und diese analysiert, um prozessbedingte Chromeinträge zu quantifizieren. Eine Unterscheidung der verschiedenen Chromspezies (III) und (VI) wird photometrisch vorgenommen. Die Referenzaschen werden anschließend mit verschiedenen Unterbodensubstraten in Laborlysimeter eingebaut und der stoffliche Austrag untersucht. Diese Ergebnisse werden zusammen mit den bereits vorliegenden auf der Tagung in Göttingen präsentiert

Bose-Einstein condensates in a double well: mean-field chaos and multi-particle entanglement

A recent publication [Phys. Rev. Lett. 100, 140408 (2008)] shows that there is a relation between mean-field chaos and multi-particle entanglement for BECs in a periodically shaken double well. 'Schrodinger-cat' like mesoscopic superpositions in phase-space occur for conditions for which the system displays mean-field chaos. In the present manuscript, more general highly-entangled states are investigated. Mean-field chaos accelerates the emergence of multi-particle entanglement; the boundaries of stable regions are particularly suited for entanglement generation.Comment: 5 Pages, 5 jpg-figures, to be published in the proceedings of the LPHYS0

Quantum effects after decoherence in a quenched phase transition

We study a quantum mechanical toy model that mimics some features of a quenched phase transition. Both by virtue of a time-dependent Hamiltonian or by changing the temperature of the bath we are able to show that even after classicalization has been reached, the system may display quantum behaviour again. We explain this behaviour in terms of simple non-linear analysis and estimate relevant time scales that match the results of numerical simulations of the master-equation. This opens new possibilities both in the study of quantum effects in non-equilibrium phase transitions and in general time-dependent problems where quantum effects may be relevant even after decoherence has been completed.Comment: 7 pages, 7 figures, revtex, important revisions made. To be published in Phys. Rev.

Spectral Statistics in Chaotic Systems with Two Identical Connected Cells

Chaotic systems that decompose into two cells connected only by a narrow channel exhibit characteristic deviations of their quantum spectral statistics from the canonical random-matrix ensembles. The equilibration between the cells introduces an additional classical time scale that is manifest also in the spectral form factor. If the two cells are related by a spatial symmetry, the spectrum shows doublets, reflected in the form factor as a positive peak around the Heisenberg time. We combine a semiclassical analysis with an independent random-matrix approach to the doublet splittings to obtain the form factor on all time (energy) scales. Its only free parameter is the characteristic time of exchange between the cells in units of the Heisenberg time.Comment: 37 pages, 15 figures, changed content, additional autho

Mobilität von CeO2-Nanomaterialien in Böden

Der zunehmende Einsatz von Cerdioxid-Nanomaterialien (CeO2 NM) führt zu ihrer Freisetzung in die aquatische und terrestrische Umwelt. Aufgrund der ungeklärten human- und umwelttoxischen Wirkung von CeO2 NM muss deren Verbleib in der Umwelt untersucht werden. Es wurden zwei verschiedene CeO2 NM (OECD-Standard CeO2 NM-212, Europium-gedopte CeO2 NM (5 % Eu)) zu elf luftgetrockneten Ackerböden pulverförmig zugegeben und mit künstlichem Regenwasser dispergiert (Batchversuche), um Nachweismethoden für Bodenfestphase und Bodenlösung zu entwickeln. Darüber hinaus sollen diese Batchversuche erste Informationen über die Mobilität der NM in Böden liefern. Zusätzlich wurden Säulenversuche mit einer schluffigen Parabraunerde durchgeführt, um die Wiederfindung und mögliche Remobilisierung des Eu-gedopten CeO2 NM in Böden bzw. Bodenlösungen mit hohen Ce-Hintergrundgehalten zu untersuchen. Nach der pulverförmigen Applikation des gedopten NM wurde die Parabraunerde jeweils für 3 und 92 Tage inkubiert, der Wassergehalt wurde wöchentlich auf 55 % der maximalen Wasserhaltekapazität eingestellt. Anschließend erfolgte die Elution unter gesättigten Bedingungen mit künstlichem Regenwasser unter Austausch von maximal zwölf Porenvolumina. Die Bodenlösungen der Batchversuche und die Säuleneluate wurden nach der Fraktionierung (Filtration, Zentrifugation und Ultrazentrifugation) mit HNO3 und H2O2 aufgeschlossen. Die Messung der Ce- und Eu-Gehalte erfolgte mit ICP-OES und ICP-MS. Durch das Eu-Doping wird weder das Kristallgitter noch die Größe der Primärpartikel verändert. Die Bestimmungsgrenzen der applizierten NM in Böden und Bodenlösungen werden im Vergleich zum ungedopten Material, insbesondere bei hohen Ce-Hintergrundgehalten, deutlich erniedrigt. Dadurch können umweltrelevante Konzentrationen des NM getestet werden. Batchversuche sind für die Untersuchung der Mobilität von NM stark limitiert, dennoch deutet die variierende Freisetzung der NM aus den verschiedenen Bodenproben darauf hin, dass die unterschiedlichen Bodencharakteristika die NM Mobilität steuern. Die CeO2 NM Freisetzung aus den Säulenversuchen lag auf einem sehr niedrigen Niveau, war nach der Langzeitinkubation jedoch minimal erhöht. Aus den Ergebnissen lässt sich folgern, dass Böden wahrscheinlich eine deutliche Senke für die getesteten NM darstellen

Studies on the heterogeneity of human serum Lp lipoproteins and on the occurrence of double Lp lipoprotein variants

Lp lipoproteins have been prepared by a mild method from the serum of a large number of individuals. Approximately 25% of the individuals tested showed the presence of a double Lp peak in analytical ultracentrifuge diagrams. These double peaks were designated Lp(a)-1 and Lp(a)-2 to distinguish them from the single Lp(a) peak. The mean viscosity-corrected sedimentation coefficient, S 1.004, 20 C and density of the single Lp(a) peak were 15.8±1.8 s ( n =32) and 1.076±0.01 g/ml, of the Lp(a)-1 peak were 13.5±1.1 s ( n =14) and 1.064±0.007 g/ml, and of the Lp(a)-2 peak were 16.8±1.7 s ( n =14) and 1.074±0.009 g/ml. Absorption tests using a double and single Lp preparation showed that both Lp peaks in the double variants possess Lp(a) specificity. Evidence is lacking as yet for individual specificities for either Lp(a)-1 or Lp(a)-2. Interand intra-individual heterogeneity among Lp lipoproteins is discussed.Peer Reviewedhttp://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/44186/1/10528_2004_Article_BF00485737.pd

Bioverfügbare Fraktionen von Arsenat, Kupfer und Nickel: Ergebnisse chemischer Extraktionsmethoden

In der Bundes-Bodenschutzverordnung sind für ausgewählte Metalle Vorsorgewerte festgeschrieben, bei deren Überschreiten „die Besorgnis einer schädlichen Bodenveränderung besteht“. Für deren Ableitung wurden die jeweiligen Gesamtgehalte im Boden (Königswasser-Aufschluss) verwendet. Allerdings ist für den Wirkungspfad Boden – Organismen der Zusammenhang zwischen Gesamtgehalten und einem potenziellen Effekt auf Mikroorganismen, Pflanzen und Invertebraten gering. Eine realistische Bewertung der Metallgehalte sollte deshalb die Bioverfügbarkeit von Metallen im Boden berücksichtigen. Um die geignetste Metallfraktion zur Bewertung der Bioverfügbarkeit von Metallen zu identifizieren, werden wir in unserem Projekt Ergebnisse verschiedener chemischer Extraktionsverfahren mit den Daten von mehreren ökotoxikologischen Tests auf den chronischen Effekt auf verschiedene Organismen miteinander korrelieren. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse der chemischen Extraktionen präsentiert. Für die Untersuchungen wurden elf Böden ausgesucht, die einen großen Bereich der Eigenschaften von mitteleuropäischen Böden abdecken (z. B. 0.9‑23.3 % organischer Kohlenstoff; 5-36 % Ton). Teilproben wurden mit acht Konzentration der kationischen Metalle Kupfer und Nickel sowie dem Oxyanion Arsenat versetzt. Nach einer Woche Inkubationszeit wurden die Extraktionen durchgeführt. Diese umfassen neben dem Königswasser-Aufschluss, Extraktionen mit unterschiedlichen Salzlösungen (Ca(NO3)2 angepasst an die Ionenstärke des Bodens, 0.01 M CaCl2, and 1 M NH4NO3), mit Komplexbildner (DTPA/CaCl2) und mit schwach konzentrierter Säure (043 M HNO3). Die Extraktionsstärke der verschiedenen Methoden folgt bei den meisten Böden und Metallen der Reihenfolge HNO3 > DTPA > NH4NO3 > CaCl2. Die extrahierte Menge an Metall variert zwischen den Böden und hängt von deren Eigenschaften ab. Diese Einflussfaktoren werden weiter untersucht. Die Daten sollen dann zusammen mit den ökotoxikologischen Untersuchungen genutzt werden, um die Bioverfügbarkeit der einzelnen Metallfraktionen zu bewerten und zukünftig bei der Ableitung von Vorsorgewerten berücksichtigen zu können

Dynamical Tunneling in Mixed Systems

We study quantum-mechanical tunneling in mixed dynamical systems between symmetry-related phase space tori separated by a chaotic layer. Considering e.g. the annular billiard we decompose tunneling-related energy splittings and shifts into sums over paths in phase space. We show that tunneling transport is dominated by chaos-assisted paths that tunnel into and out of the chaotic layer via the ``beach'' regions sandwiched between the regular islands and the chaotic sea. Level splittings are shown to fluctuate on two scales as functions of energy or an external parameter: they display a dense sequence of peaks due to resonances with states supported by the chaotic sea, overlaid on top of slow modulations arising from resonances with states supported by the ``beaches''. We obtain analytic expressions which enable us to assess the relative importance of tunneling amplitudes into the chaotic sea vs. its internal transport properties. Finally, we average over the statistics of the chaotic region, and derive the asymptotic tail of the splitting distribution function under rather general assumptions concerning the fluctuation properties of chaotic states.Comment: 28 pages, Latex, 16 EPS figure

Effect of dissipation and measurement on a tunneling system

We consider a parametrically driven Kerr medium in which the pumping may be sinusoidally varied. It has been previously found that this system exhibits coherent tunneling between two fixed points which can be either enhanced or suppressed by altering the driving frequency and strength. We numerically investigate the dynamics when damping is included. This is done both by solving a master equation and using the quantum-trajectory method. In the latter case it is also possible to model the result of a continuous heterodyne measurement of the cavity output. The dissipation destroys the coherences which give rise to the tunneling, causing the sinusoidal oscillation of the mean to give way to a stochastic jumping between the fixed points, manifested as a random telegraph signal. In the quantum-trajectory picture we show that the coherences responsible for tunneling are an exponentially decreasing function of the signal-to-noise ratio for heterodyne measurements. However, evidence of both the bare tunneling rate and the driving modified tunneling rate are still apparent in the random telegraph signal