Das Projekt "Development of a yeast-based model system for expression of higher eukaryotic K-Channels and their pharmacological analysis" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bonn, Botanisches Institut und Botanischer Garten durchgeführt. Transmembrane ion channels regulate the movement of ions (particularly Na+, K+, Ca2+ and Cl-) across cellular membranes, and are critical to numerous aspects of neurobiology. Cells express a diverse array of ion-channel proteins that vary widely in their ion selectivity and in their modulation by ligands (such as neurotransmitters) or by membrane voltage. Potassium is the most abundant cellular cation and the imbalance of potassium across the cell membrane is responsible for the maintenance of the membrane potential. Activation of different K+ selective ion channels is essential to control the excitability of nerve and muscle cells. Considerable interest has been focused on the roles of potassium channels in shaping the physiological behaviours of both excitable and non-excitable cells. Pharmacological tools, such as inhibitors have been used to characterize individual classes of channels but for many potassium channels specific blockers are not available. Heterologous expression of ion channel proteins in yeast provides an alternative to animal testing for functional (pharmacological) analysis as well as providing a robust, cell-based system for rapid identification of new lead compounds. K+-channel modulators are valuable pharmacological tools with therapeutic potential.The cloning and characterization of the yeast K+ transport system, and most recently, of the outward rectifying K+channel enabled the generation of yeast mutants lacking those transporters and channels. This advance has made possible new approaches for the analysis of mammalian K+ selective channels by functional complementation of yeast mutants. The development of a yeast-based expression and screening system will play a key role in the development of in-vitro pharmacological tests for chemical and pharmacological agents.The development of a yeast screening systems provides useful tools both for academic and industrial applications in an EC wide strategy.
Das Projekt "Biogene Opalisotope - neue Proxies zur Untersuchung vergangener Nährstoffkreisläufe und hydrographischer Strukturen im Südpazifik in Beziehung zu der Entwicklung des Klimas und der antarktischen Kryosphäre" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung - Fachbereich Geowissenschaften durchgeführt. Der Verlauf der atmosphärischen CO2-Konzentrationen während der vergangenen Klimazyklen ist durch ein Sägezahnmuster mit Maxima in Warmzeiten und Minima in Kaltzeiten geprägt. Es besteht derzeit Konsens, dass insbesondere der Süd Ozean (SO) eine Schlüsselfunktion bei der Steuerung der CO2-Entwicklung einnimmt. Allerdings sind die dabei wirksamen Mechanismen, die in Zusammenhang mit Änderungen der Windmuster, Ozeanzirkulation, Stratifizierung der Wassersäule, Meereisausdehnung und biologischer Produktion stehen, noch nicht ausreichend bekannt. Daten zur Wirkung dieser Prozesse im Wechsel von Warm- und Kaltzeiten beziehen sich bislang fast ausschließlich auf den atlantischen SO. Um ein umfassendes Bild der Klimasteuerung durch den SO zu erhalten muss geklärt werden, wie weit sich die aus dem atlantischen SO bekannten Prozesswirkungen auf den pazifischen SO übertragen lassen. Dies ist deshalb von Bedeutung, da der pazifische SO den größten Teil des SO einnimmt. Darüber hinaus stellt er das hauptsächliche Abflussgebiet des Westantarktischen Eisschildes (WAIS) in den SO dar.
Im Rahmen des Projektes sollen mit einer neu entwickelten Proxy-Methode Paläoumwelt-Zeitreihen an ausgewählten Sedimentkernen von latitudinalen Schnitten über den pazifischen SO hinweg gewonnen werden. Dabei handelt es sich um kombinierte Sauerstoff- und Siliziumisotopenmessungen an gereinigten Diatomeen und Radiolarien. Es sollen erstmalig die physikalischen Eigenschaften und Nährstoffbedingungen in verschiedenen Stockwerken des Oberflächenwassers aus verschiedenen Ablagerungsräumen und während unterschiedlicher Klimabedingungen beschrieben werden. Dies umfasst Bedingungen von kälter als heute (z.B. Letztes Glaziales Maximum) bis zu wärmer als heute (z.B. Marines Isotopen Stadium, MIS 5.5). Die Untersuchungen geben Hinweise zur (1) Sensitivität des antarktischen Ökosystems auf den Eintrag von Mikronährstoffen (Eisendüngung), (2) Oberflächenwasserstratifizierung und (3) 'Silicic-Acid leakage'-Hypothese, und tragen damit zur Überprüfung verschiedener Hypothesen zur Klimawirksamkeit von SO-Prozessen bei. Die neuen Proxies bilden überdies Oberflächen-Salzgehaltsanomalien ab, die Hinweise zur Stabilität des WAIS unter verschiedenen Klimabedingungen geben. Darüber hinaus kann die Hypothese getestet werden, nach der der WAIS während MIS 5.5 vollständig abgebaut war. Die Projektergebnisse sollen mit Simulationen mit einem kombinierten biogeochemischen (Si-Isotope beinhaltenden) Atmosphäre-Ozean-Zirkulations-Modell aus einem laufenden SPP1158-DFG Projekt an der CAU Kiel (PI B. Schneider) verglichen werden. Damit sollen die jeweiligen Beiträge der Ozeanzirkulation und der biologischen Produktion zum CO2-Austausch zwischen Ozean und Atmosphäre getrennt und statistisch analysiert werden. Informationen zu Staubeintrag, biogenen Flussraten, physikalischen Ozeanparametern und zur Erstellung von Altersmodellen stehen durch Zusammenarbeit mit anderen (inter)nationalen Projekten zur Verfügung.
Das Projekt "Cold adaptation of cellular signaling cascades: The role of the master regulator of oxygen homeostasis HIF-1 (Hypocia inducible factor) in Antarctic fishes" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stiftung Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung e.V. in der Helmholtz-Gemeinschaft (AWI) durchgeführt. Antarctic fish have evolved into a highly cold-adapted phenotype, including a variety of adaptations of the O2-transport system. It is hypothesised that cold adaptation also involves modification of O2-dependent gene expression mediated by the transcription factor HIF-1. Sequencing of the hypoxia-inducible subunit HIF-1 from one temperate and four cold-adapted Antarctic fishes have detected remarkable differences in the deduced peptide sequences compared with mammals or other non-polar fishes, which might reflect cold adaptation of the transcription factor and suggest that the protein function and/or the regulatory mechanism has undergone a different evolution in polar fishes than in mammals. In the proposed project the physiological importance and assignment of HIF-1 in cold-adapted Antarctic fishes will be studied to know whether there is HIF in these fishes, whether HIF can be induced by different hypoxia conditions and what kind of physiological effects might be mediated by the HIF response. In the second objective the molecular mechanisms regulating the HIF response in cold-adapted fish will be investigated. This part aims to clarify the evolutionary change of this mechanism in comparison to temperate fish and also in comparison to endothermal animals (mammalian model organisms). Together, the proposed studies will extend our knowledge on this important physiological modulator, the master regulator of oxygen homeostasis and broaden our general understanding of cold adaptation of important regulatory signalling cascades.
Das Projekt "Die Rolle der Polyamine als Modulatoren der Stressproteinsynthese bei Pflanzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität für Bodenkultur Wien, Institut für Botanik durchgeführt. Die vermehrte Synthese spezifischer Proteine ('Stressproteine') ist bei allen Organismen eine wichtige zellulaere Reaktion auf die Einwirkung unterschiedlicher belastender Umwelteinfluesse. Die Funktion vieler Vertreter der verschiedenen Stressproteinklassen besteht v.a. darin, andere durch Stress geschaedigte Proteine in der Zelle entweder abzubauen oder zu reaktivieren und dadurch einer tiefgreifenden Stoerung grundlegender Stoffwechselprozesse entgegenzuwirken. Bei Pflanzen ist bekannt, dass bestimmte Phytohormone (v.a. Abscisinsaeure und Ethylen) an der Regulation der Stressproteinsynthese beteiligt sind. Neben den klassischen Phytohormonen ist heute auch die Bedeutung der Polyamine als wichtige pflanzliche Wachstumsregulatoren und biochemische Stressindikatoren unumstritten. Im vorliegenden Forschungsvorhaben soll untersucht werden, ob die Polyamine in das Ausmass der Stressproteinsynthese steuernd eingreifen und auf welcher Ebene im Gesamtprozess der Proteinbiosynthese eine Regulation ansetzen koennte. Da die vermehrte Bildung von Stressproteinen auch zur Induktion von Stresstoleranz beitragen kann, koennten kuenftig moeglicherweise die Toleranzeigenschaften von landwirtschaftlich relevanten Nutzpflanzen gegenueber verschiedenen Stressfaktoren durch Manipulation des Polyaminstoffwechsels verbessert werden.