Understanding the molecular basis of protein function is a challenging task that lays the foundation for the pharmacological intervention in many diseases originating in altered structural states of the involved proteins. Dissecting a complex functional machinery into modules is a promising approach to protein function. The motivation for this work was to identify minimal requirements for “local” switching processes in the function of multidomain proteins that can adopt a variety of structural substates of different biological activity or representing intermediates of a complex reaction path. For example, modular switches are involved in signal transduction, where receptors respond to ligand-activation by specific conformational changes that are allosterically transmitted to “effector recognition sites” distant from the actual ligand-binding site. Heptahelical receptors have attracted particular attention due to their ubiquitous role in a large variety of pharmacologically relevant processes. Although constituting switches in their own right, it has become clear through mutagenesis and functional studies that receptors exhibit substates of partial active/inactive structure that can explain biological phenotypes of different levels of activity. Here, the notion that microdomains undergo individual switching processes that are integrated in the overall response of structurally regulated proteins is addressed by studies on the molecular basis of proton-dependent (chemical) and force-dependent (mechanical) conformational transitions. A combination of peptide synthesis, biochemical analysis, and secondary structure sensitive spectroscopy (Infrared, Circular dichroism, Fluorescence) was used to prove the switching capability of putative functional modules derived from three selected proteins, in which conformational transitions determine their function in transmembrane signaling (rhodopsin), transmembrane transport (bacteriorhodopsin) and chemical force generation (kinesin-1). The data are then related to the phenotypes of the corresponding full length-systems. In the first two systems the chemical potential of protons is crucial in linking proton exchange reactions to transmembrane protein conformation. This work addresses the hypothesized involvement of lipid protein interactions in this linkage (1). It is shown here that the lipidic phase is a key player in coupling proton uptake at a highly conserved carboxylic acid (DRY motif located at the C-terminus of helix 3) to conformation during activation of class-1 G protein coupled receptors (GPCRs) independently from ligand protein interactions and interhelical contacts. The data rationalize how evolutionary diversity underlying ligand-specifity can be reconciled with the conservation of a cytosolic ‘proton switch’, that is adapted to the general physical constraints of a lipidic bilayer described here for the prototypical class-1 GPCR rhodopsin (2). Whereas the exact sequence of modular switching events is of minor importance for rhodopsin as long as the final overall active conformation is reached, the related heptahelical light-transducing proton pump bacteriorhodopsin (bR), requires the precise relative timing in coupling protonation events to conformationtional switching at the cytosolic, transmembrane, and extracellular domains to guarantee vectorial proton transport. This study has focused on the cytosolic proton uptake site of this retinal protein whose proton exchange reactions at the cytosolic halfchannel resemble that of rhodopsin. It was a prime task in this work to monitor in real time the allosteric coupling between different protein regions. A novel powerful method based on the correlation of simultaneously recorded infrared absorption and fluorescence emission changes during bR function was established here (3), to study the switching kinetics in the cytosolic proton uptake domain relative to internal proton transfer reactions at the retinal and its counter ion. Using an uptake-impaired bR mutant the data proves the modular nature of domain couplings and shows that the energy barrier of the conformational transition in the cytosolic half but not its detailed structure is under the control of proton transfer reactions at the retinal Schiff base and its counter ion Asp85 (4). Despite the different functions of the two studied retinal proteins, the protonation is coupled to local switching mechanisms studied here at two levels of complexity, [a] a single carboxylic acid side chain acting as a lipid-dependent proton switch [b] a full-length system, where concerted modular regions orchestrate the functional coupling of proton translocation reactions. Switching on the level of an individual amino acid is shown to rely on localizable chemical properties (charge state, hydrophobicity, rotamer state). In contrast, switching processes involving longer stretches of amino acids are less understood, less generalizable, and can constitute switches of mechanical, rather than chemical nature. This applies particularly to molecular motors, where local structural switching processes are directly involved in force generation. A controversy exists with respect to the structural requirements for the cooperation of many molecular motors attached to a single cargo. The mechanical properties of the Hinge 1 domain of kinesin-1 linking the “neck” and motor domain to the “tail” were addressed here to complement single molecule data on torsional flexibility with secondary structure analysis and thermal stability of peptides derived from Hinge 1 (5). It is shown that the Hinge 1 exhibits an unexpected helix-forming propensity that resists thermal forces but unfolds under load. The data resolve the paradox that the hinge is required for motor cooperation, whereas it is dispensable for single motor processivity, clearly emphasizing the modular function of the holoprotein. However, the secondary-structural data reveal the functional importance of providing high compliance by force-dependent unfolding, i.e. in a fundamentally different way than disordered domains that are flexible but yet do not support cooperativity.

Syftet med uppsatsen är att beskriva och analysera hur förskollärare resonerar om den fria leken och deras egen roll i relation till den fria leken. Urvalet innefattar sex förskollärare från två förskolor med olika pedagogiska inriktningar, i samma kommun. Uppsatsen är en kvalitativ studie som genomförs med semistrukturerade intervjuer med hjälp av ljudupptagningar. Den insamlade datan tolkas och analyseras genom tematisering utifrån intervjufrågorna, för att skapa en mer ingående förståelse. I resultat- och analyskapitlet används tidigare forskning och de valda teoretiska begreppen målorienteringen skapas i interaktionen och begränsningar som berikar, för att kunna besvara uppsatsens frågeställningar. Resultatet synliggör både likheter och skillnader gällande hur förskollärarna resonerar om den fria leken. Det framkommer att den fria leken beskrivs som ett viktigt verktyg för barns utveckling och lärande, där förskollärarens roll framförallt bottnar i barns kunskaper, behov och intressen samt vilka begränsningar det finns i verksamheten.

In Sweden, single accidents are the biggest traffic safety problem for cyclists contributing alone with 80 % of their serious injuries. In this respect, the issue of bicycle infrastructure maintenance received significant attention. Slippery, uneven or in other way problematic road surface is reported as a main contributing factor in about half of the single bicycle accidents [l]. This work explores other causal mechanisms for single accidents, primarily those originating from unsuccessful interactions between cyclists and inftastructure elements as well as other objects and road users on the bicycle path. Interactions with the infrastructure take place at locations of rapid change (often reduction) of the effective space available für cyclists. Such examples could be the narrowing of the bicycle paths at the entrance into a tunnel, speed-reducing gates, parking areas für bicycles and e-scooters, poles, manholes, tree branches and other objects banging over the bicycle paths end forcing cyclists to adjust their travel. In such situations, the cyclist can either collide with the objects directly or lose balance as a result of the rapid speed/direction changes necessary to avoid the collision. Another risk factor is the sharp (and unexpected) tums or lateral displacements of the bicycle path itself that can be observed at the entrances to tunnels (often combined with a steep road descent) or intersections. Collisions between cyclists and pedestrians resulting in severe injuries are relatively few, about 10% of all severe injuries [l]. lt is reasonable, however, to expect that many of such unsuccessful interactions result in single falls rather than direct collisions. lt was shown that about 10% of single accidents bad an interaction with other road users (incl. motor vehicles) as a contributing factor 11]. [from Background]

The introduction of automated vehicles (AVs) changes the way road users interact and communicate. In AVs, informal communication such as eye contact or gestures with other road users is omitted. Because interaction should still be objectively and subjectively safe, many studies are currently focusing on the communication processes between (automated) vehicles and predominantly vulnerable road users (VRUs), like pedestrians and cyclists [1 ]. These road users are highly at risk of being fatally injured in road traffic accidents, with the WHO reporting pedestrians and cyclists account for 32 % of all fatalities in Europe [2].... This shows why it is so important to study the interaction processes between VRUs, such as cyclists, and A Vs in real traffic. The algorithms of the A Vs must be able to anticipate the behavior of VRUs and thus ensure a subjectively and objectively safe interaction (cyclists should feel and be safe a.round them). This is the aim of the present study. How do cyclists behave when they encounter an apparent A V for the first time? How do they assess the situation and on what basis do they decide to cross? To answer these questions, a field study will take place in Munich in the summer of 2022, in which such interactions will be observed and the cyclists will be interviewed afterward. The study takes place within the TEMPUS project funded by the BMDV (German Federal Ministry for Digital and Transport). [From: Introduction]

Die Aufgabe des Proteins Arrestin ist die Beendigung der Signalweitergabe über den GPCR Signalweg. In Stäbchenzellen bindet Arrestin an Licht-aktiviertes phosphoriliertes Rhodopsin um die Signalweitergabe zu unterdrücken. Die Bindung von Arrestin an Rhodopsin erfolgt in zwei Schritten. Zunächst wechselwirkt Arrestin mit dem phosphorilierten C-Terminus von Rhodopsin und bildet einen prä-Komplex, dies induziert Konformationsänderungen im Arrestin wodurch die Bildung eines High-affinity Komplex unter Kopplung an den helikalen Kern des aktivierten Rezeptors erfolgen kann. Biochemische Untersuchungen und Kristallstrukturen haben einen Einblick in die Konformation des Komplexes aus Arrestin und Rhodopsin ermöglicht. In dieser Arbeit werden site-directed Fluorezenz Experimente angewandt um die strukturellen Änderungen zu untersuchen, die bei der Bindung von Arrestin an Rhodopsin ablaufen und der nterschiedlichen Bindungsmodi innerhalb der Wechselwirkung zwischen Arrestin und Rhodopsin. Insbesondere wird hier eine, bisher nicht beschriebene, Assoziation von Arrestin an die Membran untersucht. Des Weiteren wurden Erkenntnisse über die Struktur des prä-Komplexes gewonnen. Die Konformation vom Arrestin im prä-Komplex scheint die Konformation im Basalzustand nachzubilden unter Beteiligung zweier Kontaktstellen: Interaktion mit dem phosphorilierten C-Terminus des Rezeptors und Assoziation mit der Membran. Beim Übergang in den High-affinity Komplex durchläuft Arrestin eine Konformationsänderung in eine aktivere Konformation: der C-Terminus wird verdrängt, es erfolgt eine Neuausrichtung der zentralen flexiblen Schleifen und die Orientierung des Membranankers ändert sich. Die Aufgabe des prä-Komplexes ist somit Arrestin und den Rezeptor zusammen zu bringen sowie die korrekte Orientierung sicherzustellen um einen schnellen Übergang in den High-affinity Komplex zu ermöglichen. / The protein arrestin is responsible for termination of GPCR signalling. In the rod cell, arrestin binds light-activated phosphorylated rhodopsin in order to block further signal transduction. The binding of arrestin to rhodopsin is a two-step process. Arrestin first interacts with the phosphorylated receptor C-terminus in a pre-complex, which induces conformational changes in arrestin that allow coupling to the helical core of the active receptor in a high-affinity complex. Biochemical studies and crystal structures have provided insights into the conformation of the arrestin-rhodopsin complex. This dissertation describes site-directed fluorescence experiments, which were carried out to further investigate the conformational changes occurring upon arrestin binding to rhodopsin and the nature of different binding modes of the arrestin-rhodopsin interaction. In particular this involved characterization of a previously unidentified association of arrestin with the membrane, as well as further elucidation of the structure of the pre-complex. The conformation of arrestin in the pre-complex is indicated to resemble that of the basal state of arrestin, and involves two sites of contact: interaction with the phosphorylated receptor C-terminus, and association with the membrane. Upon transition to the high-affinity complex, arrestin undergoes a conformational change to a more active conformation: the auto-inhibitory C-tail is displaced, there is movement within the central flexible loops, and the orientation of the membrane anchor changes. The pre-complex therefore most likely functions to bring arrestin and the receptor into close contact, and in the correct orientation, to allow for fast transition to the high-affinity complex.

Das Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung der Wasserhaushaltsprozesse und Stofftransportvorgänge innerhalb der grundwassergeprägten Talauenlandschaften von Tieflandeinzugsgebieten am Beispiel der im Nordostdeutschen Tiefland gelegenen Havel. Die Arbeiten in verschieden skaligen Teileinzugsgebieten der Havel beschäftigen sich dabei zum einen mit der experimentellen Untersuchung und vorrangig qualitativen Beschreibung der Wasserhaushaltsdynamik, zum anderen mit der Entwicklung eines zur quantitativen Analyse von Wasserhaushalts- und Stofftransportprozessen geeigneten Modells und der anschließenden Modellsimulation von Wasserhaushalt und Stickstoffmetabolik im Grundwasser sowie der Simulation von Landnutzungs- und Gewässerstrukturszenarien.<br><br> Für die experimentelle Untersuchung der Abflussbildung und der Wasserhaushaltsprozesse in den Talauenlandschaften des Haveleinzugsgebiets wurde Einzugsgebiet der &#8221;Unteren Havel Niederung&#8220; ein umfangreiches Messnetz installiert. Dabei wurden an mehreren Messstationen und Pegeln meteorologische Parameter, Bodenfeuchte sowie Grundwasserstände und Abflüsse beobachtet. Die Analyse der Messergebnisse führte zu einem verbesserten Verständnis von Wasserhaushaltsprozessen in der durch das oberflächennahe Grundwasser und die Oberflächengewässerdynamik beeinflussten Talauenzone. Darüber hinaus konnten durch die Implementierung der Messergebnisse konsistente Anfangs- und Randbedingungen für die Wasserhaushalts- und Grundwassermodellierung im Modellkonzept IWAN realisiert werden. Mit dem Modell IWAN (Integrated Modelling of Water Balance and Nutrient Dynamics) wurde ein Werkzeug geschaffen, welches die Berücksichtigung spezifischer hydrologischer Eigenschaften von Tieflandauen, wie z. B. den Einfluss des oberflächennahen Grundwassers bzw. der Dynamik von Oberflächenwasserständen auf den Wasserhaushalt, ermöglicht. Es basiert auf der Kopplung des deterministischen distribuierten hydrologischen Modells WASIM-ETH mit dem dreidimensionalen Finite-Differenzen-basierten Grundwassermodel MODFLOW. Die Modellierung der Stickstoffmetabolik im Grundwasser erfolgt durch das mit Grundwassermodell gekoppelte Stofftransportmodel MT3D. Zur modellbasierten Simulation des Wasserhaushalts der Tieflandauenlandschaften wurde das Modellkonzept IWAN für verschieden skalige Teileinzugsgebiete an der Havel für Simulationszeiträume von 2 Wochen bis zu 13 Jahren angewandt. Dabei wurden die Teilmodelle für Wasserhaushalts- und Grundwassermodellierung in zwei unterschiedlichen Teileinzugsgebieten der &#8221;Unteren Havel Niederung&#8220; kalibriert. Die anschließende Validierung erfolgte für das gesamte Einzugsgebiet der &#8221;Unteren Havel&#8220;. Die Unsicherheiten des Modellansatzes sowie die Anwendbarkeit des Modells im Untersuchungsraum wurden geprüft und die Limitierung der Übertragbarkeit auf andere grundwasserbeeinflusste Tieflandeinzugsgebiete analysiert. Die Ergebnisse der Wasserhaushaltssimulationen führen einerseits zum erweiterten Prozessverständnis des Wasserhaushalts in Flachlandeinzugsgebieten, andererseits ermöglichten sie durch die Quantifizierung einzelner Prozessgrößen die Beurteilung der Steuerungsfunktion einzelner Wasserhaushaltsprozesse. Auf der Basis lokaler Simulationsergebnisse sowie geomorphologischer und gewässermorphologischer Analysen wurde ein Algorithmus entwickelt, welcher die Abgrenzung des direkten Eigeneinzugsgebiets der Havel als Raum der direkten Interaktion zwischen Oberflächengewässer und umgebendem Einzugsgebiet beschreibt. Durch Simulation des Wasserhaushalts im Eigeneinzugsgebiet mit dem Modell IWAN konnten die Interaktionsprozesse zwischen Fluss und Talauenlandschaft quantitativ beschrieben werden. Dies ermöglichte eine Bewertung der Abflussanteile aus dem Eigeneinzugsgebiet sowie eine Quantifizierung der zeitlich variablen Retentionskapazität der Auenlandschaft während Hochwasserereignissen. Zur Abschätzung des Einflusses veränderter Landnutzung und angepassten Managements auf den Wasserhaushalt der Talaue wurden Szenarien entwickelt, welche Änderungen der Landnutzung sowie der Gewässergeometrie implizieren. Die Simulation des Wasserhaushalts unter jeweiligen Szenariobedingungen ermöglichte die detaillierte Analyse sich ändernder Randbedingungen auf den Gebietswasserhaushalt und auf die Austauschprozesse zwischen Grundwasser und Oberflächengewässer. Zur Untersuchung der Stickstoffmetabolik im Grundwasser der Talauenlandschaft wurde das im Modellkonzept IWAN integrierte Stofftransportmodell MT3D für das Eigeneinzugsgebiet der Havel angewandt. Dies ermöglichte eine Bilanzierung der aus dem Grundwasser des Eigeneinzugsgebiets stammenden Nitratfrachtanteile der Havel sowie von Nitratkonzentrationen im Grundwasser. Szenariensimulationen, welche verminderte Nitrateinträge aus der durchwurzelten Bodenzone annehmen, ermöglichten die Quantifizierung der Effizienz von Managementmaßnahmen und Landnutzungsänderungen in Hinblick auf die Minimierung von Einträgen in Grundwasser und Oberflächengewässer. / For a sustainable management of lowland river basins, a comprehensive knowledge about floodplain water balance and nutrient transport processes is required. This investigation aims to analyse water balance processes and nutrient dynamics and transport within the groundwater influenced floodplains of lowland areas. Thus, the investigation was focused on the Havel river catchment at the Northeast German Lowlands, which is a typical example of a lowland floodplain. Experimental investigations were performed at different spatial scales for qualitative analysis of water balance. The complex model IWAN was developed which enables the simulation and quantitative analysis of water balance and nutrient dynamics. Furthermore it allows the scenario based simulation and analysis of changing landuse management and boundary conditions.<br><br> For experimental investigation of runoff generation and water balance processes within the floodplains of the Havel river an extensive measurement campaign was installed at several testsites of the 198 km2 catchment of the &#8220;Lower Havel river basin&#8220;. These testsites include stations and gauges for the observation of meteorological parameters, soil moisture, groundwater depths and river runoff. Analysis of the observed data led to an improved understanding of water balance processes within the specific part of the floodplain which is influenced by the dynamics of the uppermost groundwater and by the surface water dynamics. Furthermore the implementation of the observed data within the model concept realised the consistent definition of time variable, spatial distributed initial and boundary conditions. The IWAN model was developed as a tool which implements the speci- fic hydrological characteristics of floodplains within the concept of modelling water balance and nutrient dynamics. It is based on the coupling of the distributed deterministic hydrological model WASIM-ETH with the three-dimensional finite difference based numerical groundwater model MODLFOW. Simulation of the metabolism of nitrogen within the groundwater passage was realised by the nutrient transport model MT3D which was coupled with the groundwater model. For model based simulation of the water balance within lowland river floodplains the IWAN model was applied for different scaled subcatchments of the Havel river with varying sizes from 2 to 1000 km2 and simulation periods from 2 weeks up to 13 years. Calibration of the model was performed for two different sized subcatchments of the &#8220;Lower Havel river basin&#8220;. The subsequent validation of the model focused on the entire &#8220;Lower Havel river basin&#8220;. Uncertainties of the model approach and the limited applicability and transferability for further groundwater influenced floodplain landscapes were analysed. The results of the water balance simulations led to an improved understanding of the processes and dynamics within floodplains. It furthermore enabled the quantification and impact analysis of certain processes and interactions. Based on local simulation results and on the analysis of surface and groundwater morphology an algorithm was developed which was used for delineation of the direct catchment of the Havel river. This direct catchment is specified as the part of the floodplain which is characterised by the direct interaction between river and adjacent catchment. Water balance simulations with the IWAN model in the direct catchment led to the quantification of interaction processes between river and floodplain. This enabled the assessment of the runoff fraction from the direct catchment during the ecologically sensitive low flow periods in summer and of the retention capacity of the floodplain during flood events. For the evaluation of the influences of alternative landuse management on the water balance within floodplains, complex scenarios were developed which implemented alterations of landuse or changes of surface water geometries and drainage structures. Simulation of water balances for each scenario allowed the detailed analysis of changing boundary conditions on the floodplain water balance and on the interaction processes between groundwater and river. Modelling nitrogen metabolism within the groundwater: For investigation of the nitrogen metabolism within the groundwater of floodplains the nutrient transport and dynamics model MT3D, which considers also interactions between groundwater and surface waters, was integrated in the IWAN concept. The model was applied for the simulation of nitrate dynamics within the direct catchment of the Havel river.With this approach, the nitrate loads between groundwater and river could be quantified. In addition, nitrate concentrations within the groundwater were analised in dependence of surface water dynamics. Scenario simulations, assuming a decrease of incoming nitrate loads from the root zone, caused by landuse techniques, led to the quantification of the efficiency of landuse changes and advanced management strategies to inhibit pollution of groundwater and surface waters.

Hintergrund und Zielstellung: Im Zuge der Intensivierung der Schweinemast kommen Atemwegsinfektionen und deren klinische Auswirkungen auf die Tiere, in Verbindung mit möglichen Wechselwirkungen zu den Umgebungsfaktoren, eine entscheidende Bedeutung für die Tiergesundheit und Wirtschaftlichkeit der Betriebe zu. Daher war es Ziel dieser Arbeit, unter Feldbedingungen festzustellen, inwieweit Korrelationen zwischen Parametern des Stallklimas, dem Nachweis potentiell pathogener Infektionserreger des Respirationstraktes, klinischem Befund der Tiere, dem Lungenbefund am Schlachtband und den Leistungsfaktoren bestehen. Material und Methoden: Über den Zeitraum von einem Jahr wurden fünf Schweinemastbetriebe in Thüringen, mit Betriebsgrößen im Bereich von 2480 bis 22 000 Mastplätzen hinsichtlich Tiergesundheit, insbesondere der Atemwegsgesundheit und Stallklima untersucht. Betriebskenndaten über Stallbau, Belegungsdichte, Lüftungs- und Heiztechnik sowie Fütterungs, -Tränke- und Impfregime wurden aufgenommen. Für die Untersuchungen wurden pro Betrieb zwei Abteile ausgewählt. Dabei lagen die betriebsabhängigen Abteilgrößen zwischen 159 bis 751 Tieren. In diesen Abteilen wurden bei einer Stichprobengröße von zehn Tieren in zwei Mastperioden, Sommer und Winter, zu jeweils drei Zeitpunkten (Vormast, Mittelmast und Endmast) 840 Blutproben entnommen und bezüglich der lungenpathogenen Erreger PRRSV, PCV 2, SIV sowie APP untersucht. PRRSV und PCV 2 betreffend, wurde sowohl auf Virus mittels in house-PCR-Untersuchungen gepoolter Proben, als auch serologisch auf Antikörper mittels ELISA untersucht. Für den Erreger SIV erfolgte eine serologische Untersuchung auf Antikörper mittels HAH sowie für APP mittels ELISA. Des Weiteren kam es in den entsprechenden Abteilen zur Durchführung stallklimatischer Messungen, wobei die Stallklimaparameter Lufttemperatur, Relative Luftfeuchte, Luftgeschwindigkeit sowie die Beleuchtungsstärke mithilfe von Geräten der Firma Testo sowie die Konzentrationen von CO2, O2, NH3und H2S mithilfe eines Multiwarn-Mehrgasmessgeräts der Firma Dräger ermittelt wurden. Gleichzeitig erfolgte eine klinische Befunderhebung in den Gruppen, mit der Bildung eines Klinikscores mit Schwerpunkt Lungengesundheit, sowie die Aufnahme der Leistungsparameter: durchschnittliche tägliche Zunahme, Mortalität der Gruppe und dem Tierbehandlungsindex, aus denen ein Leistungsscore ermittelt wurde. Im Zuge der Schlachtung wurden 9921 Schlachtkörper, insbesondere das Geschlinge und die Lungen, makroskopisch beurteilt und daraus ein modifizierter Organboniturscore, auf Grundlage des Organbefundindex nach Blaha gebildet. Alle Score-Bewertungen erfolgten nach Punkten und gaben somit eine Aussage zum Tiergesundheitsstatus der Betriebe. Höhere Punktzahlen entsprachen einem schlechterem Gesundheits- bzw. Leistungsstatus. Somit konnten Wechselwirkungen zwischen den Ergebnissen der Blutuntersuchungen, den Stallklimaparametern, dem Klinik- und Leistungsscore sowie dem Organboniturscore mittels statistischer Auswertung hergestellt werden, wobei die einzelnen Bestände sowohl betriebsübergreifend als auch auf Bestandsebene untersucht wurden. Aufgrund durchgeführter Umbaumaßnahmen in drei Beständen wurde ein Vergleich alter und neuer Betriebsteile in die Betrachtungen mit einbezogen. Ergebnisse: Keiner der Betriebe wies eine vollständige Erregerfreiheit auf, was für die endemische Verbreitung der Infektionserreger, insbesondere PRRSV, PCV 2 sowie APP spricht. SIV wurde lediglich in einem Bestand nachgewiesen. Serokonversionen hinsichtlich PRRSV gingen signifikant mit vermehrtem Husten der Tiere (p = 0,027) und einer höheren klinischen Gesamtpunktzahl (p = 0,016) einher. Bei Virusnachweis zeigte sich mit p = 0,047 eine signifikant schlechtere Lungengesundheit. Hinsichtlich des Stallklimas bestand für die Parameter Temperatur, Relative Luftfeuchte, CO2 Gehalt sowie den Schadgasgehalten der Stallluft ein starker Bezug zu den unterschiedlichen Mastperioden Sommer und Winter, mit vorrangig schlechteren Werten in der Winterperiode. Diese Klimaparameter lagen oftmals über den Grenz- bzw. Regelwertbereichen, mit Auswirkungen auf die Atemwegsgesundheit. Mit Ausnahme des Parameters NH3 ergaben sich bestandsübergreifend mit p ≤ 0,01 signifikante Zusammenhänge zu den klinischen Befunden (höhere Teilpunkzahlen Lungengesundheit korrelieren mit ρ = 0,250 zum CO2-sowie mit ρ = 0,222 zum H2S-Gehalt der Stallluft, negativ mit ρ = −0,396 zur Temperatur) sowie NH3 inbegriffen (mit einer Korrelation von ρ = 0,401) zu den Pneumoniebefunden. Ebenfalls bestandsübergreifend zeigte sich ein signifikanter Zusammenhang zwischen der Infektion von APP (p = 0,038) sowie PRRSV (p = 0,001) und einer erhöhten Anzahl an Pleuritiden. Des Weiteren zeigten sich mit einer Signifikanz von p ≤ 0,01 in Verbindung mit verstärkten klinischen Symptomen auch signifikant mehr makroskopisch sichtbare Pneumonien bei der Schlachtung (Korrelation der Gesamtpunktzahl Klinik mit ρ = 0,297). Bestandsabhängig wurden beim Vorhandensein multipler Erregerspektren im Betrieb erhöhte Lungenbefunde ermittelt. Beziehungen der Klima- und Klinikparameter sowie der Lungenbefunde zu den Leistungsparametern, konnten nur in geringem Maße festgestellt werden. So wurden beispielsweise keine Korrelationen zwischen den Schadgasparametern und der durchschnittlichen Masttagszunahme festgestellt. Hier scheint der genetische Aspekt einen starken Einfluss zu besitzen. Schlussfolgerungen: Anhand der Untersuchungen konnten sowohl einzelbetrieblich als auch betriebsübergreifend Signifikanzen zwischen den einzelnen Parametern festgestellt werden. Die gegenseitige Beeinflussung und Abhängigkeit aller Faktoren ist jedoch immer herdenabhängig und variiert, je nach Bestandsdynamik.

Understanding the molecular basis of protein function is a challenging task that lays the foundation for the pharmacological intervention in many diseases originating in altered structural states of the involved proteins. Dissecting a complex functional machinery into modules is a promising approach to protein function. The motivation for this work was to identify minimal requirements for “local” switching processes in the function of multidomain proteins that can adopt a variety of structural substates of different biological activity or representing intermediates of a complex reaction path. For example, modular switches are involved in signal transduction, where receptors respond to ligand-activation by specific conformational changes that are allosterically transmitted to “effector recognition sites” distant from the actual ligand-binding site. Heptahelical receptors have attracted particular attention due to their ubiquitous role in a large variety of pharmacologically relevant processes. Although constituting switches in their own right, it has become clear through mutagenesis and functional studies that receptors exhibit substates of partial active/inactive structure that can explain biological phenotypes of different levels of activity. Here, the notion that microdomains undergo individual switching processes that are integrated in the overall response of structurally regulated proteins is addressed by studies on the molecular basis of proton-dependent (chemical) and force-dependent (mechanical) conformational transitions. A combination of peptide synthesis, biochemical analysis, and secondary structure sensitive spectroscopy (Infrared, Circular dichroism, Fluorescence) was used to prove the switching capability of putative functional modules derived from three selected proteins, in which conformational transitions determine their function in transmembrane signaling (rhodopsin), transmembrane transport (bacteriorhodopsin) and chemical force generation (kinesin-1). The data are then related to the phenotypes of the corresponding full length-systems. In the first two systems the chemical potential of protons is crucial in linking proton exchange reactions to transmembrane protein conformation. This work addresses the hypothesized involvement of lipid protein interactions in this linkage (1). It is shown here that the lipidic phase is a key player in coupling proton uptake at a highly conserved carboxylic acid (DRY motif located at the C-terminus of helix 3) to conformation during activation of class-1 G protein coupled receptors (GPCRs) independently from ligand protein interactions and interhelical contacts. The data rationalize how evolutionary diversity underlying ligand-specifity can be reconciled with the conservation of a cytosolic ‘proton switch’, that is adapted to the general physical constraints of a lipidic bilayer described here for the prototypical class-1 GPCR rhodopsin (2). Whereas the exact sequence of modular switching events is of minor importance for rhodopsin as long as the final overall active conformation is reached, the related heptahelical light-transducing proton pump bacteriorhodopsin (bR), requires the precise relative timing in coupling protonation events to conformationtional switching at the cytosolic, transmembrane, and extracellular domains to guarantee vectorial proton transport. This study has focused on the cytosolic proton uptake site of this retinal protein whose proton exchange reactions at the cytosolic halfchannel resemble that of rhodopsin. It was a prime task in this work to monitor in real time the allosteric coupling between different protein regions. A novel powerful method based on the correlation of simultaneously recorded infrared absorption and fluorescence emission changes during bR function was established here (3), to study the switching kinetics in the cytosolic proton uptake domain relative to internal proton transfer reactions at the retinal and its counter ion. Using an uptake-impaired bR mutant the data proves the modular nature of domain couplings and shows that the energy barrier of the conformational transition in the cytosolic half but not its detailed structure is under the control of proton transfer reactions at the retinal Schiff base and its counter ion Asp85 (4). Despite the different functions of the two studied retinal proteins, the protonation is coupled to local switching mechanisms studied here at two levels of complexity, [a] a single carboxylic acid side chain acting as a lipid-dependent proton switch [b] a full-length system, where concerted modular regions orchestrate the functional coupling of proton translocation reactions. Switching on the level of an individual amino acid is shown to rely on localizable chemical properties (charge state, hydrophobicity, rotamer state). In contrast, switching processes involving longer stretches of amino acids are less understood, less generalizable, and can constitute switches of mechanical, rather than chemical nature. This applies particularly to molecular motors, where local structural switching processes are directly involved in force generation. A controversy exists with respect to the structural requirements for the cooperation of many molecular motors attached to a single cargo. The mechanical properties of the Hinge 1 domain of kinesin-1 linking the “neck” and motor domain to the “tail” were addressed here to complement single molecule data on torsional flexibility with secondary structure analysis and thermal stability of peptides derived from Hinge 1 (5). It is shown that the Hinge 1 exhibits an unexpected helix-forming propensity that resists thermal forces but unfolds under load. The data resolve the paradox that the hinge is required for motor cooperation, whereas it is dispensable for single motor processivity, clearly emphasizing the modular function of the holoprotein. However, the secondary-structural data reveal the functional importance of providing high compliance by force-dependent unfolding, i.e. in a fundamentally different way than disordered domains that are flexible but yet do not support cooperativity.

aus Reflexion und praktische Implikationen: Das Forschungsprojekt soll die Herausforderungen beleuchten, die sich im digitalen Engagement für den Aufbau und Erhalt von Verbundenheits- und Zugehörigkeitsgefühlen von Freiwilligen mit ihrer Organisation ergeben, unterstützende Maßnahmen erarbeiten und ihre Wirksamkeit evaluieren. Als erster Schritt der Problemdiagnose wurde eine Fokusgruppe durchgeführt, deren Ergebnisse zur Entwicklung von organisationsspezifischen Maßnahmen im nächsten Schritt genutzt werden.... Praktischen Nutzen liefert unser Beitrag in zweierlei Hinsicht. Einerseits zeigen die sechs Cluster relevante Herausforderungen im digitalen Engagement auf und können von anderen gemeinnützigen Organisationen als Leitfaden für die eigene Reflexion und Verbesserung der Zusammenarbeit verwendet werden. Aus der methodischen Perspektive hat sich weiterhin die Integration der Concept Mapping Methode in die Fokusgruppe als sehr nützlich erwiesen. Die Kombination beider Ansätze bietet den Vorteil, dass Ideen zu einem Thema sehr individuell und unbeeinflusst von der Gruppe erarbeitet und strukturiert werden, dann im zweiten Schritt aber in der Gruppe diskutiert werden können.

Das kardiovaskuläre System stellt einen wesentlichen Grundbaustein des menschlichen Körpers dar. Insbesondere das Gewebe Blut und die damit verbundenen blutbildenden Komponenten sind in diesem Kontext Betrachtungspunkte für toxikologische Interaktionen. In diesem Dokument wird der Ansatz einer dreistufigen Wissensvermittlung zur Gewähr-leistung eines interdisziplinären Erkenntnisgewinns für das Blut sowie das blutbildende System angewendet. In der ersten Stufe werden die anatomischen s vorgestellt. Darauf aufbauend werden die Bestandteile des Blutes sowie dessen individuelle Eigenschaften erläutert. Anschließend werden Interaktionen ausgewählter toxischer Noxen diskutiert. Final werden ausgewählte Mechanismen dargestellt, um nutzerorientiert in geeignete Medienfunktionen des „Toxnetz-Explorers“ überführt zu werden