Das übergeordnete Ziel dieser Dissertation ist der Aufbau von Jahrring-Isotopenchronologien von Kohlenstoff (δ13C) und Sauerstoff (δ18O) spätglazialer Hölzer der Nord- und Südhemisphäre und die ...Extraktion und Interpretation möglicher Klimasignale. Dazu wurden (1) jährlich aufgelöste mehrhundertjährige Zeitreihen der stabilen Isotope in Jahrringen subfossiler Kiefernhölzer (Pinus sylvestris) von Fundorten in der Schweiz (Binz) und (2) den südfranzösischen Alpen (Barbiers) erstellt, und (3) eine etwas mehr als tausendjährige Jahrring-Isotopenchronologie von neuseeländischen Kauribäumen (Agathis australis) entwickelt. Anschließend wurden folgende Teilziele verfolgt: (1) ermitteln potenzieller Klimasignale in den erstellten Isotopendatensätzen, (2) identifizieren und beschreiben möglicher Signalstörungen infolge diagenetischer Veränderungen einzelner Hölzer durch Vergleiche der Isotopentrends gleichalter Bäume, sowie in Einzelbäumen, (3) Ableitung des Quellwasser-δ18O (Niederschlag) aus dualen (δ13C, δ18O) Isotopenmodellen, und (4) Erstellung und Interpretation von Rekonstruktionen der Klimavariabilität in den untersuchten Regionen und Zeitabschnitten. Die älteste der drei Isotopenchronologien wurde aus 27 Schweizer Kiefern entwickelt. Sie umfasst den Zeitraum ~ 14.050 - 12.795 cal BP (Kapitel 6). Der Jahrring Datensatz (del18Otree) wurde mit Eisbohrkern-δ18O Daten (NGRIP) verglichen, um zu testen, ob die während des Sommers in der Zellulose der Jahrringe festgelegten Isotopenverhältnisse des Schweizer Plateaus die grönländischen Klimaphasen ebenso widerspiegeln wie mitteleuropäische Seesedimente. Zwei extreme Einbrüche des δ18Otree zeigen Bezug zu GI-1c und GS-1, während z.B. GI-1b in δ18Otree nicht klar zum Ausdruck kommt. Einbrüche in δ18Otree können nicht ausschließlich in Verbindung mit extremen Kältephasen gebracht werden, sondern sie sind auch Ausdruck deutlich erhöhter Niederschläge. In solchen Phasen zeigensich δ18O-Zeitreihen der Einzelbäume deutlich kohäsiver (höheres Populationssignal), was wahrscheinlich auf den geringeren Einfluss der Stomata-Apertur der Nadeln auf die Isotopenfraktionierung bei hoher Luftfeuchtigkeit deutet. Im Allgemeinen kann δ18Otree Klimaschwankungen erfassen, jedoch in geringerem Maße als NGRIP δ18O. Die dort dokumentierten Kältephasen sind in der Sommersaison auf dem Schweizer Plateau eventuell weniger stark ausgeprägt. Anhand von 7 Kiefern aus den südfranzösischen Alpen wurden der Beginn (~ 12 900 - 12 600 cal BP) von GS-1 (Grönland) bzw. Jüngerer Dryas (Europa) untersucht (Kapitel 7). Aus δ18Otree Quellwasser- 18O abgeleitet, wodurch sich Veränderungen des Ursprungs feuchter Luftmassen in S-Frankreich zeigten. Eine erhöhte δ18Otree-Variabilität deutet auf ein Wechselspiel zwischen Nordatlantik (niedriges δ18O) und im Mittelmeerraum (hohes δ18O) hin, wahrscheinlich infolge starker Oszillationen einer generell nach Süden wandernden Polarfront. Die jüngste Chronologie wurde unter Verwendung von 6 Kauri-Bäumen aus Neuseeland erstellt. Der Zeitraum wurde ~ 13 020 - 11 850 cal BP ist in dekadischer Auflösung, ein kurzer Teilabschnitt in jährlicher Auflösung (~ 12 520 - 12 400 cal BP) untersucht (Kapitel 8). Anders als im nordatlantischen Raum erwärmt sich die südliche Hemisphäre im Spätglazial eher allmählich. Ein markanter Klimaabschwung (~ 12 625 - 12 375 cal BP) wurde allerdings von den Bäumen dokumentiert. Kennzeichnend waren hohe Niederschläge/Luftfeuchtigkeit und niedrige Temperaturen, möglicherweise ausgelöst durch Veränderungen der Ozeanzirkulation. Insgesamt zeigen die Jahrringisotope das gute Potenzial subfossiler Bäume zur Rekonstruktion der hydroklimatischen Variabilität des Spätglazials. Allerdings zeichnen sie eher hochfrequente Signale auf und spiegeln oft nicht bekannte Klimatrends anderer Archive wider. Dies hängt einerseits mit dem biologischen Charakter des Archivs „Baum“ zusammen, andererseits sind mögliche Signalveränderungen durch Zersetzungsprozesse während und nach der Einbettung im Sediment derzeit nur schwer zu quantifizieren. Insgesamt zeigen die Baumring-Chronologien in dieser Dissertation das Potenzial, subfossile Bäume zur Rekonstruktion der Variabilität des Hydroklimas während des späten Gletschers zu verwenden.
Nearly 13,000 years ago, the warming trend into the Holocene was sharply interrupted by a reversal to near glacial conditions. Climatic causes and ecological consequences of the Younger Dryas (YD) ...have been extensively studied, however proxy archives from the Mediterranean basin capturing this period are scarce and do not provide annual resolution. Here, we report a hydroclimatic reconstruction from stable isotopes (δ
O, δ
C) in subfossil pines from southern France. Growing before and during the transition period into the YD (12 900-12 600 cal BP), the trees provide an annually resolved, continuous sequence of atmospheric change. Isotopic signature of tree sourcewater (δ
O
) and estimates of relative air humidity were reconstructed as a proxy for variations in air mass origin and precipitation regime. We find a distinct increase in inter-annual variability of sourcewater isotopes (δ
O
), with three major downturn phases of increasing magnitude beginning at 12 740 cal BP. The observed variation most likely results from an amplified intensity of North Atlantic (low δ
O
) versus Mediterranean (high δ
O
) precipitation. This marked pattern of climate variability is not seen in records from higher latitudes and is likely a consequence of atmospheric circulation oscillations at the margin of the southward moving polar front.
•Wood anatomical techniques improve the assessment of heavily degraded and/or deformed material.•Highly resolved anatomical observations reveal detailed insights into cell quality and extent of wood ...deformation.•Wood anatomical tree-ring identification enables extended measurements of narrow rings improving cross-dating results.•Thin sectioning has the potential to manually reconstruct original TRWs by correcting for deformed ring structures.
Successful cross-dating of subfossil wood, ideally in combination with precise information on germination and dieback, requires the accurate detection of tree-ring width (TRW) boundaries along continuous measurement tracks from pith to bark. However, wood decay and the mechanical deformation of cells often challenge the dendrochronological analysis and subsequent paleoclimatic and environmental interpretations. Here, we show that wood anatomical techniques can improve the assessment of heavily degraded and/or deformed material. We apply state-of-the-art sample preparation, thin sectioning and double-staining to a unique collection of Late Glacial pines that were growing ∼13,000 years ago in the vicinity of Zurich, Switzerland. Highly resolved anatomical observations not only reveal detailed insights into the quality of each cell, but also allow the extent of wood deformation to be identified. By improving the detection and cross-dating of particularly narrow rings, TRW series might be extended towards the pith and bark, where decomposition and distortion is usually most severe, thus adding to a better understanding of possible germination and dieback processes, respectively. Moreover, thin sectioning has the potential to manually reconstruct original TRWs by correcting for post-mortem deformed ring structures. Our results suggest that anatomical techniques should be routinely applied in the assessment of historical, archaeological and subfossil wood.
Plant and microbial toxins such as ricin, staphylococcal enterotoxin B (SEB), and the botulinum neurotoxins (BoNT) are considered as potential biological warfare agents. Specific screening methods ...are, therefore, required that enable unambiguous and sensitive identification of these biohazards, particularly for the occurrence of the toxins in complex sample matrixes. The present study describes a combination of a multiplex-immunoaffinity purification approach, followed by matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI)-based detection for the simultaneous identification of ricin, SEB, BoNT/A, and BoNT/B. The method comprises an affinity enrichment step, using specific monoclonal antibodies for each of the four toxins which have been selected from a pool of antibodies. The selected antibodies allow for specific and simultaneous capture of ricin, SEB, BoNT/A, BoNT/B, and the corresponding BoNT complexes. These were subsequently identified by MALDI time-of-flight (TOF) mass spectrometry (MS), following tryptic digest. The sensitivity of the technique was approximately 500 fmol for each of the toxins. These toxins were detectable within 8 h, even when present in complex matrixes such as milk or juice. Furthermore, the MALDI-based multiplex assay allowed for the discrimination of closely related BoNT sero- and subtypes, including a real case of food-borne botulism in Germany.
The host metalloprotease meprin β is required for mucin 2 (MUC2) cleavage, which drives intestinal mucus detachment and prevents bacterial overgrowth. To gain access to the cleavage site in MUC2, ...meprin β must be proteolytically shed from epithelial cells. Hence, regulation of meprin β shedding and activation is important for physiological and pathophysiological conditions. Here, we demonstrate that meprin β activation and shedding are mutually exclusive events. Employing ex vivo small intestinal organoid and cell culture experiments, we found that ADAM-mediated shedding is restricted to the inactive pro-form of meprin β and is completely inhibited upon its conversion to the active form at the cell surface. This strict regulation of meprin β activity can be overridden by pathogens, as demonstrated for the bacterial protease Arg-gingipain (RgpB). This secreted cysteine protease potently converts membrane-bound meprin β into its active form, impairing meprin β shedding and its function as a mucus-detaching protease.
Display omitted
•Meprin β activation and shedding are mutually exclusive events•ADAM-mediated pro-meprin β shedding is required for proper mucus integrity•Pathogenic secreted cysteine protease RgpB activates host metalloprotease meprin β•Activation of membrane-bound meprin β prevents its shedding and mucus detachment
ADAM-mediated meprin β shedding is required for mucus detachment, regulating intestinal integrity. This work by Wichert et al. demonstrates that meprin β is exclusively shed in its pro-form. Activation of meprin β by the serine protease MT-2 or the bacterial virulence factor RgpB abrogates its shedding, resulting in a disturbed mucus barrier.
Background Pathogenic variants in SPTAN1 have been linked to a remarkably broad phenotypical spectrum. Clinical presentations include epileptic syndromes, intellectual disability, and hereditary ...motor neuropathy. Objectives We investigated the role of SPTAN1 variants in rare neurological disorders such as ataxia and spastic paraplegia. Methods We screened 10,000 NGS datasets across two international consortia and one local database, indicative of the level of international collaboration currently required to identify genes causative for rare disease. We performed in silico modeling of the identified SPTAN1 variants. Results We describe 22 patients from 14 families with five novel SPTAN1 variants. Of six patients with cerebellar ataxia, four carry a de novo SPTAN1 variant and two show a sporadic inheritance. In this group, one variant (p.Lys2083del) is recurrent in four patients. Two patients have novel de novo missense mutations (p.Arg1098Cys, p.Arg1624Cys) associated with cerebellar ataxia, in one patient accompanied by intellectual disability and epilepsy. We furthermore report a recurrent missense mutation (p.Arg19Trp) in 15 patients with spastic paraplegia from seven families with a dominant inheritance pattern in four and a de novo origin in one case. One further patient carrying a de novo missense mutation (p.Gln2205Pro) has a complex spastic ataxic phenotype. Through protein modeling we show that mutated amino acids are located at crucial interlinking positions, interconnecting the three-helix bundle of a spectrin repeat. Conclusions We show that SPTAN1 is a relevant candidate gene for ataxia and spastic paraplegia. We suggest that for the mutations identified in this study, disruption of the interlinking of spectrin helices could be a key feature of the pathomechanism. (c) 2022 International Parkinson and Movement Disorder Society
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