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Innerhalb des letzten Jahrzehnts wurde immer deutlicher, dass einwärts-gleichrichtende Kaliumkanäle (Kir) neben ihrer klassischen Rolle im Aufbau und der Konstanthaltung des Ruhemembranpotentials weitere zellspezifische Aufgaben erfüllen.In der vorliegenden Arbeit konnte mittels transgener Maustechnologie gezeigt werden, dass Kir4.1 früh postnatal zunächst Zellkörper-assoziiert auf Oligodendrozyten in der weißen Substanz des Rückenmarks exprimiert wird. Im weiteren Verlauf der Entwicklung kommt es zu einer Hochregulation der Proteinexpression auf perivaskulären und perineuralen astrozytären Fortsätzen in der grauen Substanz. Hier konnte die Kolokalisation von Kir4.1 und einem Wasserkanal (AQP4) auf astroglialen Endfüßen nachgewiesen werden. Das Kir4.1-Expressionsmuster im Rückenmark legt eine Rolle des Kanals in der Kaliumpufferung und möglicherweise in der Kalium-gesteuerten Volumenregulation nahe.Basierend auf den Ergebnissen der Expressionsstudie dieser Arbeit wurde die konkrete Hypothese aufgestellt, dass Kir4.1-Kanäle mittels Kontrolle des transmembranösen Kaliumtransports einen Einfluss auf die osmotische Volumenregulation von Astrozyten haben. Anhand eines Modellsystems konnte unter Verwendung konfokaler 2-Photonen-Lasermikroskopie gezeigt werden, dass die genetische Inaktivierung von Kir4.1 im Knock-Out-Mausmodell zu einer Beeinträchtigung der Wassersekretion aus astrozytären Fortsätzen mit nachfolgender Schwellung führt. Dies zeigt, dass Kir4.1-Kanäle wesentlich zur Volumenregulation in Astrozyten beitragen und dass der Kalium-sekretorische Volumenausgleich über astrogliale Endfüße vermittelt wird. Eine Beeinträchtigung von Expression oder Funktion astroglialer Kir4.1-Kanäle könnte unter pathophysiologischen Bedingungen zu einer Anschwellung von Astrozyten und Verringerung des extrazellulären Raumes beitragen.Eine mögliche pathogenetische Bedeutung von glialen Kir4.1-Kanälen bei neurodegenerativen Erkrankungen wurde anhand eines etablierten Tiermodells für die Motoneuronerkrankung Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) untersucht. Erstmals konnte eine Krankheits-assoziierte, fortschreitende Reduktion der Kir4.1-Expression im Ventralhorn des Rückenmarks im SOD1-vermittelten ALS-Mausmodell nachgewiesen werden. Die daraus resultierende extrazelluläre Akkumulation von Kalium könnte durch chronische Depolarisation der Membran der Motoneurone zu deren Tod beitragen. Diese Schlussfolgerung unterstützend konnte in einem in vitro Modellsystem gezeigt werden, dass eine erhöhte extrazelluläre Kaliumkonzentration neurotoxisch wirkt. Die differentielle Expression von Kir4.1 im Rückenmark und die daraus abgeleitete Bedeutung für die Neuron-Glia Interaktion unter physiologischen und pathophysiologischen Aspekten unterstützt die Sichtweise einer dynamischen Interaktion von neuronalen und glialen Zellen im gesunden und kranken Gewebe.

Bei vielen Laubheuschreckenarten produzieren nur die Männchen Gesänge, hauptsächlich um arteigene Weibchen anzulocken und sich mit Rivalen zu messen. Die Produktion der durch sexuelle Selektion ausgewählten akustischen Signale kostet das singende Männchen Energie. Die Gesangsleistung kann aufgrund der unterschiedlichen Körperqualität von Männchen zu Männchen variieren, was zu relevanten Konsequenzen für das Ergebnis der sexuellen Selektion führt. In dieser Arbeit soll die Auswirkung sexueller Selektion auf sekundäre Merkmale der Männchen untersucht werden, wie die Größe der Organe zur Schallproduktion und die Struktur akustischer Signale. Der Fokus liegt dabei auf den Faktoren, die die Qualität des Signalgebers und die Zusammensetzung des sozialen Umfelds bestimmen. Um diese Ziele zu erreichen, werden zwei Laubheuschreckenarten Poecilimon ampliatus und Poecilimon v. veluchianus untersucht. Die morphologischen Befunde zeigen, dass die positive Selektion auf klangproduzierende Strukturen mit der Präferenz von Weibchen für schwerere Männchen übereinstimmt und daher Rückschlüsse von der Körpermasse der Männchen auf die Größe der schallerzeugenden Organe gezogen werden können. Die Ergebnisse der akustischen Daten betonen die entscheidende Relevanz der Kombination verschiedener Umweltfaktoren. Sie zeigen, wie Männchen auf akustische Signale reagieren, die von benachbarten Konkurrenten erzeugt werden, indem sie ihre Signalerzeugung kohärent an die Stärke der Konkurrenz und ihren persönlichen energetischen Status anpassen. Männchen beider Arten zeigen eine interindividuelle Variation in der Fähigkeit, ihre Signalproduktion anzupassen, die sowohl durch Faktoren wie die Körpermasse des Männchens und der Populationsdichte beeinflusst wird. In zukünftigen Untersuchungen könnte der Frage nachgegangen werden, wie Männchen in der Natur von ihrer Kondition abhängige Signale und alternative Verhaltensstrategien entwickeln. / Behaviours and structures related to mating are under sexual selection. Due to their costs, these traits honestly reflect the quality of the signaller. Using structures located on the wings, bushcricket males signal to attract females and repel rivals. Sound performance can vary between individuals of different body conditions, leading to relevant consequences for the outcome of sexual selection. This thesis aims to investigate the effect of sexual selection on secondary male traits, such as the size of sound production organs and the structure of acoustic signals. The focus is on the factors that determine the quality of the signaller and the composition of the social environment. To fulfil the aims, two bushcrickets species were used: Poecilimon ampliatus and Poecilimon v. veluchianus. In P. ampliatus, sexual selection plays a role in determining the size of morphological structures that are responsible for producing female-preferred acoustic signals. A positive relationship between body condition and size of sound-producing organs was found. Heavier and larger males had larger wing and longer stridulatory file with disproportionally longer and less dense stridulatory teeth. A further effect of sexual selection is highlighted during the acoustic contest. In both species, only heavy males shown plasticity in acoustic behaviour. Moreover, the sound produced in competition honestly reflects the males’ body condition. In P. ampliatus heavier males signal at higher effort than lighter males and increased their activity when the light rival was placed at a closer distance. In P. v. veluchianus heavy males increased their signal activity only when the number of light rivals increased. Future endeavour will be to study how males in nature evolve condition-dependent signalling and alternative behavioural strategies.

Modulare Polyketidsynthasen (PKS) sind Multienzymsysteme des bakteriellen Sekundärstoffwechsels. An ihnen läuft eine schrittweise Biosynthese vielfältiger Kohlenstoff-Gerüste ab, die von einfachen Carbonsäure-Einheiten ausgeht. Polyketid-Verbindungen zeigen eine große Bandbreite pharmazeutisch interessanter Aktivitäten. In dieser Arbeit wurde eine Reihe von Evolutionsstudien durchgeführt. Zunächst wurden die phylogenetischen Beziehungen zwischen modularen PKS und anderen PKS-Systemen sowie Fettsäuresynthasen untersucht, wodurch ihre zentrale Stellung innerhalb eines langen Evolutionsprozesses gezeigt werden konnte. Eine detaillierte Analyse der Phylogenien von Domänen bakterieller modularer PKS ergab, dass das Ausmaß an Genduplikationen, Genverlusten und Ereignissen horizontalen Gentransfers zwischen den verschiedenen Bakteriengruppen beträchtlich variiert. Aus der Genomsequenz des Actinobakteriums Streptomyces avermitilis wurden die Phylogenien aller Domänentypen rekonstruiert. Der Vergleich dieser Einzelphylogenien ermöglichte es, eine Reihe von homologen Rekombinationsereignissen aufzufinden. Homologe Rekombination scheint der Hauptmechanismus zu sein, auf dem die Strukturvielfalt der Polyketide in Bakterien beruht. Mit Hilfe eines „genome mining“-Ansatzes konnte im Genom des Cyanobakteriums Nostoc punctiforme eine Reihe von Biosynthese-Clustern, die zu den PKS und nichtribosomalen Peptidsynthetasen gehören, identifiziert werden. Durch chromatographische und massenspektrometrische Analysen von Zellextrakten und Kulturüberständen konnten einige der Biosynthese-Cluster bestimmten Metaboliten zugeordnet werden. Eines der Cluster wurde hinsichtlich des produzierten Metaboliten und der Regulationsstruktur eingehender charakterisiert. Die Folgerungen aus den gewonnen Ergebnissen werden im allgemeinen Zusammenhang der Evolution metabolischer Diversität ausführlich diskutiert. / Modular polyketide synthases (PKS) are multienzym systems of bacterial secondary metabolism. They perform a stepwise biosynthesis of diverse carbon skeletons from simple carboxylic acid units. Polyketide compounds possess a wide range of pharmaceutically interesting activities. In this study, a series of evolutionary analyses was performed. Initially, the phylogenetic relationships between modular PKS and other PKS systems as well as fatty acid synthases were investigated revealing their central position within a long evolutionary process. In detail reconstruction of the phylogenies of bacterial modular PKS domains demonstrated that the extent of gene duplications, gene losses and horizontal gene transfer events varies considerably between different bacterial groups. Using the genome sequence of the actinobacterium Streptomyces avermitilis the phylogenies of all domain types were reconstructed. Comparison of these phylogenies allowed for detecting numerous events of homologous recombination, which appears to be the main mechanism underlying polyketide structural diversity in bacteria. A genome mining approach revealed a number of biosynthesis clusters of the PKS and nonribosomal peptide synthetase type in the genome of the cyanobacterium Nostoc punctiforme. Cell extracts and culture supernatants were analysed by means of liquid chromatography and mass spectrometry and some of the biosynthesis clusters could be assigned to specific metabolites. One of the clusters was characterised in greater detail regarding the produced metabolite and the cluster’s regulatory structure. The implications of the results are extensively discussed within the general context of the evolution of metabolic diversity.

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