Primary structure and functional expression of a Drosophila cyclic nucleotide-gated channel present in eyes and antennae.

Cyclic nucleotide-gated (CNG) ion channels serve as downstream targets of signalling pathways in vertebrate photoreceptors and olfactory sensory neurons. Whether CNG channels subserve similar functions in invertebrate photoreception and olfaction is unknown. We have cloned genomic DNA and cDNA encoding a cGMP-gated channel from Drosophila. The gene contains at least seven exons. Heterologous expression of cloned cDNA in both Xenopus oocytes and HEK 293 cells gives rise to functional ion channels. The Drosophila CNG channel is approximately 50-fold more sensitive to cGMP than to cAMP. The voltage dependence of blockage by divalent cations is different compared with the CNG channel of rod photoreceptors, and the Ca2+ permeability is much larger. The channel mRNA is expressed in antennae and the visual system of Drosophila. It is proposed that CNG channels are involved in transduction cascades of both invertebrate photoreceptors and olfactory sensillae.     

The extracellular nuclease of Serratia marcescens: studies on the activity in vitro and effect on transforming DNA in a groundwater aquifer microcosm

A quantitative endonuclease assay, which relies on the introduction of single and double strand breaks into supercoiled plasmid DNA, was used to study the activity of the extracellular nuclease of Serratia marcescens SM6 in buffer and in groundwater. The parallel enzyme concentration-dependent production of relaxed and linear plasmid molecules suggests that the nuclease produces single and double strand breaks in duplex DNA. Bovine serum albumin stimulated the nuclease activity towards DNA and RNA and increased the stability of the enzyme against thermal inactivation. The DNase activity at 4 °C and 50 °C was almost half of that at the optimum temperature (37 °C). The nuclease was active in groundwater, although the specific activity was lower than in buffer. In a groundwater aquifer microcosm, mineral-adsorbed transforming DNA was substantially less accessible to the nuclease than was dissolved DNA. The data suggest that the extracellular nuclease of Serratia marcescens may contribute to DNA turnover in the environment and that adsorption of DNA to minerals provides protection against the nuclease.Abbreviations GW groundwater GWA groundwater aquifer     

Structural organization and differential expression of three stilbene synthase genes located on a 13 kb grapevine DNA fragment

A 13 kb DNA fragment was isolated from a grapevine (Vitis var. Optima) genomic library by hybridizing with elicitor-induced stilbene synthase cDNA as a probe. After fragmentation with Eco RI, subcloning and sequencing, two full-size stilbene synthase genes (Vst1 and Vst2) and the 3 end of a third stilbene synthase gene (Vst3) were located within the 13 kb fragment. Vst1 and Vst2, differing only slightly in the coding region, are distinguished in the intron size and in the structure of the promoter region. The 5 flanking region of gene Vst1 contains a TATAA box at nucleotide –48. The substantial structural differences found for the promoters of the two genes are paralleled by a striking difference in the expression of the two genes in elicitor-treated cells. Moreover, the accumulation upon elicitation of six different stilbene synthase mRNAs was studied and found to differ by two orders of magnitude.     

Bacterial genome mapping by two-dimensional pulsed-field gel electrophoresis (2D-PFGE)

Macrorestriction mapping is often the first step toward a thorough physical and genetic characterization of a bacterial genome. The problem of deducing the order of partially or completely digested macrorestriction fragments to yield a physical genome map may readily be solved by applying twodimensional pulsed-field gel electrophoresis (2D-PFGE) techniques. These powerful methods are quick and technically easy to perform; specifically, they are independent of DNA probes and should therefore be applicable to any bacterial species irrespective of its prior genetic characterization. In this article, detailed step-by-step protocols are given to set up, run, and evaluate 2D pulsed-field gels. Two basic methods are described: partial/complete 2D gels of one restriction enzyme and complete/complete 2D gels of two different restriction enzymes. Other topics include preparation of bacterial genomic DNA, screening for suitable rare-cutting restriction enzymes and determination of optimal running conditions. Accompanied by many notes, these protocols are meant to offer the novice a sound and rapid access to these important methods.     

Konstruktionsprinzipien des Schnabelskeletts beim schlupfreifen Jungvogel

Zusammenfassung Unter Einsatz einer neuartigen, direkt vergrößernden Röntgentechnologie wurde die Konstruktion des Schnabelskeletts von schlupfreifen Jungvögeln untersucht. Wie die bei Verwendung sog. Mikrofokus-Röntgengeräte erzielten Röntgenaufnahmen erkennen lassen, weist das Schnabelskelett der Schlüpflinge — unabhängig vom Entwicklungsmodus — bei allen untersuchten Formen einen recht einheitlichen Bau auf. Sowohl der Ossifikationsgrad der Kiefer als auch die spezifische Osteoarchitektur der Knochenelemente des Schnabelapparates, insbesondere im Bereich der Substantia spongiosa des Os praemaxillare können als anatomische Anpassungen an die beim Sprengen der Eischale auftretenden mechanischen Belastungen des Kieferskeletts gewertet werden.

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Construction principles of the beak skeleton in the hatchling

Summary The structure of the beak skeleton of hatchlings was analysed using a new direct magnifying X-ray technique. The application of these microfocus X-ray systems reveals a quite uniform construction of the beak skeleton in the hatchlings, independent from the mode of development of the bird species groups studied (precocial, altricial etc.). The amount of ossification as well as the specific osteoarchitecture of the jaw bones of the beak apparatus — especially in the region of Substantia spongiosa of the Os praemaxillare — may be considered as an anatomical adaptation to mechanical stress of the jaw bones during picking of the eggshell.

     

Long-Term Production of Ergot Peptides by Immobilized Claviceps purpurea in Semicontinuous and Continuous Culture

The semicontinuous and continuous production of pharmaceutically useful ergot peptides with immobilized Claviceps purpurea could be demonstrated. A key aspect was the presence of high concentrations of CaCl₂ (96.9 mM) to give marked prolongation of the productive phase, and cultivation in a bubble column reactor became possible. Restriction of the phosphate supply avoided an otherwise problematic massive increase of outgrowing hyphae.     

Interleukin-8 activates microtubule-associated protein 2 kinase (ERK1) in human neutrophils

The signal transduction initiated by the human cytokine interleukin-8 (IL-8), the main chemotactic cytokine for neutrophils, was investigated and found to encompass the stimulation of protein kinases. More specifically, IL-8 caused a transient, dose and time dependent activation of a Ser/Thr kinase activity towards myelin basic protein (MBP) and the MBP-derived peptide APRTPGGRR patterned after the specific concensus sequence in MBP for ERK enzymes. The activated MBP kinase was furthermore identified as an extracellular signal regulated kinase (ERK1) based on several criteria such as substrate specificity, molecular weight, activation-dependent mobility shift, and recognition by anti-ERK antibodies. For comparison, the chemotactic response of neutrophils to a stimulus of bacterial origin (fMet-Leu-Phe or fMLP) was also examined and found to involve the activation of a similar ERK enzyme. The present data clearly indicate that in terminally differentiated, non-proliferating human cells, the MBP kinase/ERK activity can serve other purposes than mitogenic signaling, and that processes such as chemotaxis, induced by bacterial peptides as well as by human cytokines like IL-8, involve the regulation of ERK enzyme.Abbreviations IL-8 interleukin-8 - fMLP fMet-Leu-Phe - MBP myelin basic protein - ERK extracellular signal regulated kinase - MAP2 microtubule-associated protein 2 - PK-A cAMP dependent protein kinase - PKI protein kinase inhibitor - PMSF phenyl-methanesulfonyl fluoride - PVDF poly-vinylidene difluoride - HBSF Hank's buffered salt solution - DAB 3,3-diaminobenzidine tetrahydrochloride - PNPP p-nitrophenyl-phosphate - HSA human serum albumin - EGTA [ethylenebis (oxyethylenenitrilo)]tetraacetic acid - SDS-PAGE sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis     

Trade-offs and synergies between ecosystem productivity and stability in temperate grasslands

Aim

It is crucial to monitor how the productivity of grasslands varies with its temporal stability for management of these ecosystems. However, identifying the direction of the productivity–stability relationship remains challenging because ecological stability has multiple components that can display neutral, positive or negative covariations. Furthermore, evidence suggests that the direction of the productivity–stability relationship depends on the biotic interactions and abiotic conditions that underlie ecosystem productivity and stability. We decipher the relationships between grassland productivity and two components of its stability in four habitat types with contrasting environments and flora.

Location

France.

Time period

2000–2020.

Major taxa

Grassland plant species.

Methods

We used c. 20,000 vegetation plots spread across French permanent grasslands and remotely sensed vegetation indices to quantify grassland productivity and temporal stability. We decomposed stability into constancy (i.e., temporal invariability) and resistance (i.e., maximum deviation from average) and deciphered the direct and indirect effects of abiotic (namely growing season length and nitrogen input) and biotic (namely plant taxonomic diversity, trait diversity and community-weighted mean traits) factors on productivity–stability relationships using structural equation models.

Results

We found a positive relationship between productivity and constancy and a negative relationship between productivity and resistance in all habitats. Abiotic factors had stronger effects on productivity and stability compared with biotic factors. A longer growing season enhanced grassland productivity and constancy. Nitrogen input had positive and negative effects on grassland productivity and resistance, respectively. Trait values affected the constancy and resistance of grassland more than taxonomic and trait diversity, with effects varying from one habitat to another. Productivity was not related to any biotic factor.

Main conclusions

Our findings reveal how vital it is to consider both the multiple components of stability and the interaction between environment and biodiversity to gain an understanding of the relationships between productivity and stability in real-world ecosystems, which is a crucial step for sustainable grassland management.     

Die Feinstruktur der Schweineaorta beim experimentellen Lathyrismus

Zusammenfassung Die Veränderungen der Aortenfeinstruktur, welche eine Vergiftung mit-Amino-Propio-Nitril (Lathyrusfaktor) bei jungen Schweinen hervorruft, werden beschrieben.Der Benninghoffsche Spannapparat der Media wird frühzeitig durch eine Lösung der muskulo-elastischen Kontinuität gelockert. Im Vordergrunde der morphologischen Veränderungen stehen dann Zerfallserscheinungen der elastischen Substanz, welche zu einer Desintegration der elastischen Lamellen sowie der elastischen interlamellären Schrägverbinder führen und endlich eine völlige Strukturauflösung der ganzen Mediaorganisation mit herdförmigen Totalnekrosen zur Folge haben. Das mit dem Mediafasersystem strukturell und funktioneil eng verbundene kollagen-elastische Fasergitter der Intima zerfällt; die subendotheliale Intima wird dabei hochgradig aufgetrieben durch eine Einlagerung von Ödemflüssigkeit und wahrscheinlich auch Blutserum. Die feinnetzig-zweiphasige Normaldarstellung der Grundsubstanz geht verloren. Die Feinstruktur der Kollagenfibrillen bleibt unverändert; es wird darauf hingewiesen, daß trotzdem eine schwere Schädigung auch des Kollagens anzunehmen ist. Die Mediamuskelzellen wandeln sich weitgehend in Fibroblasten um; die Langhans-Zellen der Intima werden in gleicher Weise aktiviert. Zellnekrosen treten in der Media nur dann auf, wenn sekundär die subakute Aortenwandverdickung eine Mangelsituation für den Zelleigenstoffwechsel hervorruft.In der Umgebung der Vasa vasorum kommt es zu kleinen Blutungen, die mit Fortschreiten der Mediazerstörung in große, dissezierende Blutungen übergehen können. Der wahrscheinlich durch die Elastizitätsverminderung der Media eingeleitete Mechanismus der Gefäßrupturierung wird beschrieben und mit dem vonGöre und vonDoerr vermuteten Mechanismus der Bildung von Aneurysmata dissecantia der menschlichen Aorta in Parallele gesetzt.Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft. — FräuleinElke CarStensen schulden wir Dank für unermüdliche, gewissenhafte und geschickte technische Mitarbeit.     

Elektronenmikroskopische Untersuchungen der Aorta des Kaninchens

Zusammenfassung Die Aorta des Kaninchens wurde elektronenmikroskopisch untersucht. Die Ergebnisse wurden mit den elektronenmikroskopischen Befunden anderer Autoren an der Rattenaorta und eigenen Befunden an der Schweineaorta verglichen. Ähnlich wie die Rattenaorta und im Gegensatz zur Schweineaorta zeigt die Kaninchenaorta in einigen Konstruktionsmerkmalen bedeutsame Unterschiede gegenüber der menschlichen Aorta, soweit deren Konstruktion auf Grund lichtmikroskopischer Untersuchungen bekannt ist.Die Intima besteht aus einem porenfreien, durch stark untereinander verzahnte Einzelzellen gebildeten Endothel und einer schmalen subendothelialen Intima. Diese enthält, eingebettet in eine Grundsubstanz, ein lockeres, wenig organisiert erscheinendes kollagen-elastisches Fasergeflecht und einige sog. Langhanszellen. Die letzteren stellen die für den Stoffwechsel der subendothelialen Intima verantwortlichen Fibrozyten dar; sie sind zugleich in ihrer Eigenschaft als ruhende Mesenchymzellen auch als die Stammzellen einer eventuellen zellulären Reaktion auf einen die Intima treffenden Reiz aufzufassen.Die Media ist von der Intima durch eine voll ausgebildete Lamina elastica interna getrennt. Diese innerste elastische Lamelle bildet ein geschlossenes, homogen gebautes Rohr mit nur wenigen Fenstern.Die übrigen Medialamellen sind teils homogene Rohrwandstücke, teils zusammengesetzt aus elastischen Bändern; ihre Konstruktion steht zwischen der der Rattenaorta, welche lediglich homogene Platten besitzt, und der der Schweineaorta, deren elastische Lamellen hochorganisierte Fasersysteme darstellen. Die Mediamuskelzellen finden sich auch beim Kaninchen als eine Sonderform glatter Muskulatur. Als einzige in der Media enthaltene Zellform sind sie über ihre kontraktilen Funktionen hinaus mit den Funktionen eines Fibroblasten ausgestattet und für den Stoffwechsel der Mediagrundsubstanz und deren faseriger Differenzierungen verantwortlich.Im Interlamellärraum finden sich außer den Muskelzellen, die seinen größten Teil einnehmen, auch kollagene und elastische Fasern und eine Grundsubstanz. Eine strenge Organisation des interlamellären Fasergeflechtes wie in der Schweineaorta ist beim Kaninchen nicht festzustellen.Der Benninghoffsche Spannapparat wird auch in der Kaninchenaorta durch eine Kontinuität von muskulären und elastischen Mediaelementen verkörpert. Diese Kontinuität findet ihren Ausdruck unter anderem im gleichen Steigungswinkel von 30° gegenüber der Horizontalschnittebene, den die Muskelzellen und die Bänder der inhomogen gebauten elastischen Medialamellen einhalten.Die weniger komplizierte Organisation der Lamellen und des interlamellären Fasergeflechtes, der steilere Ansatzwinkel der Muskelzellen an den elastischen Lamellen und vor allem die ausgeprägte Lamina elastica interna unterscheiden die Kaninchenaorta deutlich von der Schweineaorta und lassen Anklänge an die Bauweise muskulärer Arterien erkennen. Die Kaninchenaorta steht dabei entsprechend ihrer Größe zwischen der Rattenaorta und der Schweineaorta.Das Vorhandensein einer Lamina elastica interna mit nur relativ kleinen Fensterungen, die gegenüber der Schweineaorta deutlich geringere Durchströmbarkeit der elastischen Medialamellen und das Fehlen von Vasa vasorum deuten auf eine gegenüber den Aorten größerer Tiere weniger komplizierte Ernährung der Aortenwand hin.Rückschlüsse aus experimentell an der Kaninchen- oder Rattenaorta erhobenen Befunden auf Vorgänge an der Aorta größerer Säuger und vor allem des Menschen sind aus diesen Gründen nur mit Vorbehalt möglich.Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.