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Natural products comprise a rich reservoir for innovative drug leads and are a constant
source of bioactive compounds. To find pharmacological targets for new or already known
natural products using modern computer-aided methods is a current endeavor in drug discovery.
Nature’s treasures, however, could be used more effectively. Yet, reliable pipelines for the
large-scale target prediction of natural products are still rare. We developed an in silico workflow
Int. J. Mol. Sci. 2020, 21, 7102; doi:10.3390/ijms21197102 www.mdpi.com/journal/ijms
Int. J. Mol. Sci. 2020, 21, 7102 2 of 18
consisting of four independent, stand-alone target prediction tools and evaluated its performance
on dihydrochalcones (DHCs)—a well-known class of natural products. Thereby, we revealed
four previously unreported protein targets for DHCs, namely 5-lipoxygenase, cyclooxygenase-1,
17β-hydroxysteroid dehydrogenase 3, and aldo-keto reductase 1C3. Moreover, we provide a
thorough strategy on how to perform computational target predictions and guidance on using the
respective tools.
Cerebral cavernous malformations (CCMs) are prevalent slow-flow vascular lesions which harbour the risk to develop intracranial haemorrhages, focal neurological deficits, and epileptic seizures. Autosomal dominantly inherited CCMs were found to be associated with heterozygous inactivating mutations in 3 genes, CCM1(KRIT1), CCM2(MGC4607), and CCM3(PDCD10) in 1999, 2003 and 2005, respectively. Despite the availability of high-throughput sequencing techniques, no further CCM gene has been published since. Here, we report on the identification of an autosomal dominantly inherited frameshift mutation in a gene of thus far unknown function, FAM222B(C17orf63), through exome sequencing of CCM patients mutation-negative for CCM1-3. A yeast 2-hybrid screen revealed interactions of FAM222B with the tubulin cytoskeleton and STAMBP which is known to be associated with microcephaly-capillary malformation syndrome. However, a phenotype similar to existing models was not found, neither in fam222bb/fam222ba double mutant zebrafish generated by transcription activator-like effector nucleases nor in an in vitro sprouting assay using human umbilical vein endothelial cells transfected with siRNA against FAM222B. These observations led to the assumption that aberrant FAM222B is not involved in the formation of CCMs.
Zooanthroponosen, d.h. von Tieren auf den Menschen übertragene Erkrankungen, spielen in der Humanmedizin eine wichtige Rolle. Um die Gefährdung der Bevölkerung durch Zecken- und Nagetier-assoziierte Infektionskrankheiten einschätzen zu können, ist es von entscheidender Bedeutung, das räumliche und zeitliche Auftreten der Erreger in deren Reservoirwirten zu kennen. Puumala-Virus (PUUV), Leptospira spp. und Rickettsia spp. stellen wichtige, aber teilweise „vernachlässigte“ Zoonoseerreger in Deutschland dar.
Ziel der Studie war die Validierung eines für Rötelmäuse in Finnland entwickelten PUUV-Schnelltests für die Anwendung in Deutschland und die Aufklärung der Wirtsassoziation von Leptospiren und Rickettsien in Rötelmäusen und anderen Kleinsäugern in Deutschland. Dazu wurde die Prävalenz von Leptospiren und Rickettsien in wildlebenden Kleinsäugern von Wald- und Grünlandhabitaten und in mit Menschen assoziierten Wanderratten unter Berücksichtigung der Wirtsspezifität, Saisonalität und mehrjährigen Oszillation sowie der möglichen Einflüsse von Habitat- und demographischen Faktoren ermittelt.
Für den serologischen Nachweis des PUUV in Rötelmäusen wurde ein Schnelltest validiert, der auf der Basis eines rekombinanten Antigens eines finnischen PUUV-Stammes (Sotkamo, SOT) entwickelt worden ist. Die vergleichende Validierung des Schnelltests erfolgte anhand von Rötelmausseren aus Baden-Württemberg und Nordrhein-Westfalen, zwei PUUV-Endemiegebieten in Deutschland, und wurde unter Verwendung von in-house ELISAs auf der Basis rekombinanter Antigene eines deutschen, eines schwedischen und des SOT-PUUV-Stammes durchgeführt. Im Ergebnis der Untersuchungen wurden sowohl mit dem Schnelltest als auch mittels der ELISAs 10% der Rötelmausproben PUUV-seropositiv. Die Validierung des Schnelltests für Rötelmausseren aus Deutschland ergab eine Testeffektivität von 93%-95%.
Durch Anwendung der lipl32-Gen spezifischen PCR wurde in Nierenproben von 17,2% der Ratten und 13,3% der anderen Nagetiere und Spitzmäuse DNA pathogener Leptospiren nachgewiesen. Durch die secY-Gen spezifische PCR wurden drei Genomospezies, Leptospira kirschneri, Leptospira interrogans und Leptospira borgpetersenii detektiert. Das anschließende multi locus sequencing typing (MLST) führte zur Identifizierung von einem Sequenztyp (ST) in Ratten, L. interrogans, ST 17, während in anderen Nagetieren und Spitzmäusen sieben verschiedene Sequenztypen, L. kirschneri, ST 110, 117, 136 und 230; L. borgpetersenii, ST 146 und 197; L. interrogans, ST 24 nachgewiesen werden konnten. Darüber hinaus scheint L. interrogans ST 24 spezifisch für das Habitat Wald, da ausschließlich mit diesem Habitat assoziierte Nagetiere mit diesem Erreger infiziert sind. Feld- und Erdmäuse besitzen eine signifikant höhere Wahrscheinlichkeit einer Infektion mit L. kirschneri ST 110 (Prävalenz von 30%). Auf einer Fangfläche in Baden-Württemberg wurde im Sommer und Herbst 2014 ein neuer L. kirschneri-Sequenztyp (ST 230) entdeckt.
Ohrhaut-DNA-Proben wurde mittels einer Citrat-Synthase (gltA) Gen-spezifischen real-time PCR auf Rickettsien-DNA getestet. Die Prävalenz in Ratten lag bei 1,1%, während eine durchschnittliche Prävalenz von 8.0% in anderen Kleinsäugern nachgewiesen wurde. Die anschließend durchgeführten ompA4- und ompB-PCRs führten zur Identifizierung von Rickettsia helvetica, Rickettsia felis und Rickettsia raoultii. Rickettsien-positive Ratten (R. helvetica) stammten ausschließlich aus zoologischen Gärten. Die dominante Rickettsienart in anderen Nagetieren und Spitzmäusen stellt Rickettsia helvetica dar. Auch hier zeigt das Habitat Wald die höchsten Prävalenzen für Rickettsien-DNA. Mäuse der Gattung Apodemus besitzen eine signifikant höhere Wahrscheinlichkeit einer Infektion mit Rickettsien (Prävalenz von 14,2%).
Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit belegen die große geographische Verbreitung von Leptospiren und Rickettsien in Kleinsäugern in Deutschland und den Einfluss von demographischen Faktoren auf die Prävalenz für diese Erreger. Die erfolgreiche Validierung des Schnelltests für Rötelmausseren aus Deutschland erlaubt dessen zukünftige Anwendung für die zeitnahe Ermittlung von PUUV-Seroprävalenzen in Rötelmauspopulationen und deren Nutzung in Frühwarnsystemen für die Bevölkerung und entsprechende Risikogruppen. Zukünftige Untersuchungen müssen sich insbesondere den Zusammenhängen zwischen dem Nachweis der Erreger in potentiellen Reservoiren und dem Auftreten humaner Infektionen und Erkrankungen und den damit im Zusammenhang stehenden abiotischen und biotischen Faktoren widmen.
Abstract
Aim
Species ranges are highly dynamic, shifting in space and time as a result of complex ecological and evolutionary processes. Disentangling the relative contribution of both processes is challenging but of primary importance for forecasting species distributions under climate change. Here, we use the spectacular range expansion (ca. 1000 km poleward shift within 10 years) of the butterfly Pieris mannii to unravel the factors underlying range dynamics, specifically the role of (i) niche evolution (changes in host‐plant preference and acceptance) and (ii) ecological processes (climate change).
Location
Provence‐Alpes‐Côte d’Azur, France; North Rhine‐Westphalia, Rhineland‐Palatinate and Hesse, Germany.
Taxon
Insect and angiosperms.
Methods
We employed a combination of (i) common garden experiments, based on replicated populations from the species’ historical and newly established range and host‐plant species representative for each distribution range, co‐occurrence analyses and (ii) grid‐based correlative species distribution modelling (SDM) using Maxent.
Results
We observed changes in oviposition preference, with females from the newly established populations showing reduced host‐plant specialization and also an overall increased fecundity. These changes in behaviour and life history may have enabled using a broader range of habitats and thus facilitated the recent range expansion. In contrast, our results indicate that the range expansion is unlikely to be directly caused by anthropogenic climate change, as the range was not constrained by climate in the first place.
Main conclusions
We conclude that evolution of a broader dietary niche rather than climate change is associated with the rapid range expansion, and discuss potential indirect consequences of climate change as trigger for the genetic differences found. Our study thus illustrates the importance of species interactions in shaping species distributions and range shifts, and draws attention to indirect effects of climate change. Embracing this complexity is likely the key to a better understanding of range dynamics.
Chronic thromboembolic pulmonary hypertension (CTEPH) is a rare disease which is often
caused by recurrent emboli. These are also frequently found in patients with myeloproliferative
diseases. While myeloproliferative diseases can be caused by gene defects, the genetic predisposition
to CTEPH is largely unexplored. Therefore, the objective of this study was to analyse these genes
and further genes involved in pulmonary hypertension in CTEPH patients. A systematic screening
was conducted for pathogenic variants using a gene panel based on next generation sequencing.
CTEPH was diagnosed according to current guidelines. In this study, out of 40 CTEPH patients
4 (10%) carried pathogenic variants. One patient had a nonsense variant (c.2071A>T p.Lys691*)
in the BMPR2 gene and three further patients carried the same pathogenic variant (missense variant,
c.1849G>T p.Val617Phe) in the Janus kinase 2 (JAK2) gene. The latter led to a myeloproliferative
disease in each patient. The prevalence of this JAK2 variant was significantly higher than expected
(p < 0.0001). CTEPH patients may have a genetic predisposition more often than previously thought.
The predisposition for myeloproliferative diseases could be an additional risk factor for CTEPH
development. Thus, clinical screening for myeloproliferative diseases and genetic testing may be
considered also for CTEPH patients.