The cytochrome bc1 complex of the mitochondrial electron transport chain accomplishes the enzymatic reaction known as the modified Q-cycle. In the Q-cycle the bc1 complex transports protons from the matrix to the intermembrane space of the mitochondria, creating the proton gradient used to make ATP. The energy to move these protons is obtained by shuttling electrons from the coenzyme ubiquinol (QH2) to coenzyme ubiquinone (Q) and the mobile cytochrome c. This well studied complex is ideal for examining molecular adaptation because it consists of ten different subunits, it functions as a dimer, and it includes at least five different active sites. The program TreeSAAP was used to characterize molecular adaptation in the bc1 complex and identify specific amino acid sites that experienced positive destabilizing (radical) selection. Using this information and three-dimensional structures of the protein complex, selection was characterized in terms of coevolution and coadaptation. Coevolution is described as reciprocal local biochemical shifts based on phylogenetic location and results in overall maintenance. Coadaptation, on the other hand, is more dynamic and is described as coordinated local biochemical shifts based on phylogenetic location which results in overall adaptation. In this study both coevolution and coadaptation were identified in various locations on the protein complex near the active sites. Sites in the pore region of cyt c1 were shown to exhibit coevolution, in other words maintenance, of many biochemical properties, whereas sites on helix H of cyt b, which flanks the active sites Qo and Qi, were shown to exhibit coadaptation, in other words coordinated shifts in the specific properties equilibrium constant and solvent accessible reduction ratio. Also, different domains of the protein exhibited significant shifts in drastically different amino acid properties: the protein imbedded in the membrane demonstrated shifts in mainly functional properties, while the part of the complex in the intermembrane space demonstrated shifts in conformational, structural, and energetic properties.

No description available.

Eleven species are distinguished in the genus Oxythyrea Mulsant, 1842 (Coleoptera: Scarabaeidae) nowadays. They are not divided into subspecies. Diversity of the genus is concentrated in the Mediterranean and Oxythyrea funesta (Poda, 1761) inhabit a wide area in the western Palearctic Region. It was observed in last decades, that O. funesta retreated from central Europe to south and then recolonized it back including new areas in northern regions. Master thesis is focused on resolving population structure of O. funesta and partial phylogeny of the genus Oxythyrea using molecular genetic methods. 145 individuals of O. funesta and 15 individuals of five other species of the genus Oxythyrea appear in analysis. We acquired sequences of mitochondrial genes cytochrome oxidase I (807 bp), cytochrome b (381 bp) and nuclear gene internal transcribed spacer 1 (946 bp) from these specimens. The results of phylogenetic analysis confirmed so far the only one existing interpretation of relationships within the genus Oxythyrea based on morphological data. We also confirmed complicated relationships between O. funesta and O. pantherina, which also appear in the historical development of their taxonomy. We detected different genetic lineage in Sicily, southern Italy and Tunisia using phylogenetic trees and haplotype...

Wong Ka Lok. / Thesis (M.Phil.)--Chinese University of Hong Kong, 2001. / Includes bibliographical references (leaves 121-129). / Abstracts in English and Chinese. / Acknowledgments --- p.i / Abstract --- p.ii / Table A --- p.v / Table B --- p.vi / Table of Contents --- p.vii / Abbreviations --- p.xi / Chapter Chapter 1 --- Molecular authentication of endangered crocodiles and snakes / Chapter 1.1 --- Introduction --- p.1 / Chapter 1.2 --- Traditional method of snake and crocodile identification / Chapter 1.2.1 --- Morphology --- p.7 / Chapter 1.2.2 --- Chemical Analysis --- p.9 / Chapter 1.3 --- Molecular Technology in Authentication / Chapter 1.3.1 --- Polymerase Chain Reactions (PCRs) --- p.11 / Chapter 1.3.2 --- Random-primed amplification reaction --- p.12 / Chapter 1.3.3 --- Sequence Characterized Amplified Region (SCAR) --- p.13 / Chapter 1.3.4 --- PCR-RFLP --- p.13 / Chapter 1.3.5 --- DNA sequencing --- p.14 / Chapter 1.4 --- Objectives and strategies of the study --- p.15 / Chapter Chapter 2 --- Materials and General Methods / Chapter 2.1 --- Reagents and Buffers / Chapter 2.1.1 --- Buffers for Total DNA Extraction --- p.17 / Chapter 2.1.2 --- Reagents for Agarose Gel Electrophoresis --- p.17 / Chapter 2.1.3 --- Reagents for Plasmid DNA Preparation --- p.18 / Chapter 2.1.4 --- Medium for Bacterial Culture --- p.18 / Chapter 2.1.5 --- Reagents for Preparation of Competent Cells --- p.19 / Chapter 2.2 --- DNA Isolation / Chapter 2.2.1 --- Extraction of DNA from meats --- p.20 / Chapter 2.2.2 --- Extraction of DNA from blood --- p.20 / Chapter 2.3 --- Phenol/Chloroform Extraction --- p.21 / Chapter 2.4 --- Ethanol Precipitation --- p.22 / Chapter 2.5 --- DNA Concentration/Purity Estimation --- p.22 / Chapter 2.6 --- Mitochondrial DNA amplification --- p.23 / Chapter 2.7 --- Random-Primed Polymerase Chain Reactions --- p.24 / Chapter 2.8 --- SCAR for Snake samples --- p.24 / Chapter 2.9 --- SCAR for Crocodile samples --- p.25 / Chapter 2.10 --- Restriction fragment length polymorphism analysis --- p.25 / Chapter 2.11 --- Agarose Gel Electrophoresis of DNA --- p.26 / Chapter 2.12 --- Purification of PCR product --- p.26 / Chapter 2.13 --- Preparation of Escherichia coli Competent Cells --- p.27 / Chapter 2.14 --- Ligation and transformation of E. coli --- p.27 / Chapter 2.15 --- Plasmid preparation --- p.28 / Chapter 2.16 --- Screening of Plasmid DNA by Restriction Digestion --- p.29 / Chapter Chapter 3 --- DNA sequencing of snakes & construction of snake database / Chapter 3.1 --- Introduction --- p.30 / Chapter 3.2 --- Materials and methods / Chapter 3.2.1 --- Snake samples --- p.32 / Chapter 3.2.2 --- "DNA Extraction, mitochondrial gene amplification and DNA sequencing" --- p.33 / Chapter 3.2.3 --- Construction of database --- p.33 / Chapter 3.3 --- Results / Chapter 3.3.1 --- Cytochrome b gene amplification and sequencing --- p.34 / Chapter 3.3.2 --- Gene amplification and sequencing of 16S rRNA --- p.42 / Chapter 3.3.3 --- Cytochrome b sequence database --- p.50 / Chapter 3.3.4 --- 16S rRNA sequence database --- p.53 / Chapter 3.4 --- Discussion / Chapter 3.4.1 --- Cytochrome b and 16S rRNA genes of snake species --- p.55 / Chapter 3.4.2 --- Cytochrome b and 16S rRNA databases --- p.55 / Chapter Chapter 4 --- Application of PCR-RFLP and SCAR in snake species identification / Chapter 4.1 --- Introduction --- p.57 / Chapter 4.2 --- Material and Methods / Chapter 4.2.1 --- DNA extraction and PCR-RFLP --- p.58 / Chapter 4.2.2 --- RAPD and SCAR --- p.58 / Chapter 4.3 --- Results / Chapter 4.3.1 --- PCR-RFLP of cytochrome b genes of snakes --- p.59 / Chapter 4.3.2 --- PCR-RFLP of 16S rDNA --- p.61 / Chapter 4.3.3 --- RAPD & SCAR analysis --- p.67 / Chapter 4.4 --- Discussion --- p.72 / Chapter Chapter 5 --- "Application of DNA sequencing, PCR-RFLP and SCAR to identify crocodile species" / Chapter 5.1 --- Introduction --- p.74 / Chapter 5.2 --- Materials and methods / Chapter 5.2.1 --- "Crocodile, human and four animal samples" --- p.75 / Chapter 5.2.2 --- "DNA Extraction, mitochondrial gene amplification and DNA sequencing" --- p.75 / Chapter 5.2.3 --- PCR-RFLP and SCAR --- p.76 / Chapter 5.3 --- Results / Chapter 5.3.1 --- Isolation of crocodiles DNA --- p.77 / Chapter 5.3.2 --- Isolation of DNA from Human and four animal species --- p.78 / Chapter 5.3.3 --- Cytochrome b gene amplification and sequencing --- p.78 / Chapter 5.3.4 --- 16S rRNA gene amplification and sequencing --- p.84 / Chapter 5.3.5 --- PCR-RFLP of cytochrome b --- p.89 / Chapter 5.3.6 --- PCR-RFLP of 16S rRNA --- p.91 / Chapter 5.3.7 --- SCAR primers for four crocodile species --- p.93 / Chapter 5.4 --- Discussion --- p.97 / Chapter Chapter 6 --- A case report - authentication of animal samples using DNA sequencing / Chapter 6.1 --- Introduction --- p.99 / Chapter 6.2 --- Material and methods / Chapter 6.2.1 --- Materials --- p.101 / Chapter 6.2.2 --- DNA Extraction and sequencing --- p.101 / Chapter 6.3 --- Result and discussion / Chapter 6.3.1 --- Cytochrome b gene sequencing --- p.102 / Chapter 6.3.2 --- Sequence homology among samples and meats obtained from the market --- p.111 / Chapter 6.3.3 --- Identity of samples B & D --- p.113 / Chapter Chapter 7 --- General Discussion / Chapter 7.1 --- Advantages and weakness of DNA technology --- p.116 / Chapter 7.2 --- Choosing appropriate molecular markers --- p.118 / Chapter 7.3 --- Further suggested work --- p.119 / Chapter 7.4 --- Conclusion --- p.119 / References --- p.121 / Appendix --- p.130

Els treballs realitzats en aquesta tesi tenen com objectius l'aplicació de la sistemàtica molecular i la filogeografia per resoldre relacions filogenètiques, clarificar la taxonomia i descriure la història de les poblacions de les espècies incloses dins de dos grups de mamífers d'elevat interés conservacionista: els mustélids (família Mustelidae) i els macacs (génere Macaca).L'ús de diferents marcadors genétics mitocondrials (el gen citocrom b i la regió control) i un de nuclear (les seqüencies flanquejants d'una regió repetitiva) ha permés reconstruir les relacions filogenètiques entre 33 espècies de mustelids; delimitar quatre grups filogeogràfics en el teixò euroasiàtic (Meles meles); detectar la venta de productes derivats d'aquesta espècie en països on està protegida; i estudiar el procès d'especiació del macac japonès (Macaca fuscata). A partir dels resultats obtinguts també s'han proposat canvis en la taxonomia d'aquests grups. Al final de la tesi es fan reflexions sobre el paper que desenvolupen els marcadors moleculars en la sistemàtica, sobre com classificar aquelles espècies que no ha finalitzat els seus processos d'especiació i sobre les aplicacions de la sistemàtica, la biologia evolutiva i la genètica en la conservació de la biodiversitat. / The objectives of this thesis were the application of molecular systematics and phylogeography to resolve phylogeny, to clarify taxonomy and to study the population history of species included within two groups of mammals of high conservation interest: the mustelids (Family Mustelidae) and the macaques (Genus Macaca).Using different mitochondrial (cytochrome b gene and control region) and nuclear (flanking sequences of a repetitive region) markers, we have been able to reconstruct the phylogeny of 33 mustelid species; to delimit four phylogeographic groups in the Eurasian badger (Meles meles); to detect the trade of Eurasian badger products in countries where this species is protected; and to study the speciation process of the Japanese macaque (Macaca fuscata). According to our results we have also proposed taxonomic changes in these groups.At the end of the thesis, there are also some reflections about the role of genetic markers in systematics; about how to classify the species that have not finished their speciation process; and about the application of systematics, evolutionary biology and genetics in conservation biology.

Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist das Kerngen CBS2 aus Saccharomyces cerevisiae. Cbs2p wird gemeinsam mit Cbs1p spezifisch für die Translation der Cytochrom b (COB)-mRNA in den Mitochondrien benötigt. Die Untersuchungen konzentrierten sich auf die Charakterisierung funktionell wichtiger Bereiche im N- und C-terminalen Bereich des Proteins, den Nachweis von Protein-Protein Wechelwirkungen, die Assoziation von Cbs2p mit mitochondrialen Ribosomen und die Bedeutung des N-terminalen Bereiches für den Import von Cbs2p in die Mitochondrien. Die aminoterminalen 35 Aminosäuren (As) von Cbs2p genügen, um das Reporterprotein Gfp vollständig in die Mitochondrien zu rekrutieren. Dieses Ergebnis zeigt, dass der N-Terminus von Cbs2p den Import von Proteinen in die Mitochondrien vermitteln kann. Da ein N-terminal um 35 As verkürztes Cbs2-Protein ebenfalls noch in den Mitochondrien nachweisbar ist, besitzt Cbs2p wenigstens ein weiteres, vom N-Terminus unabhängiges, internes oder C-terminal lokalisiertes Importsignal für die Mitochondrien. Aufgrund genetischer Daten ist Abc1p ein potenzieller Interaktionspartner von Cbs2p. Es konnte gezeigt werden, dass eine physikalische Wechselwirkung zwischen beiden Proteinen stattfindet. Mittels Blauer Nativ-Gelelektrophorese wurde Cbs2p in einem höher molekularen Proteinkomplex nachgewiesen. Da Cbs2p in der Lage ist, in vitro Homomere zu bilden, sprechen die Daten dafür, das Cbs2p als Multimer in diesem Komplex vorliegt. Es konnte weiterhin gezeigt werden, dass der N-Terminus von Cbs2p eine essentielle Rolle bei der Homomerisierung des Proteins spielt. Die vorliegenden Ergebnisse erweitern das von Michaelis et al. (1991) entwickelte Modell der Wirkungsweise der Translationsaktivatoren Cbs1p und Cbs2p wie folgt: Cbs1p und Cbs2p sind mit der inneren Membran assoziiert. Beide Proteine könnten die COB-mRNA an die mitochondriale Innenmembran führen. Der Kontakt zwischen der COB-mRNA und der mitochondrialen Translationsmaschinerie könnte durch die Assoziation von Cbs2p mit mitochondrialen Ribosomen hergestellt werden. Nur an der Membran erlaubt die Prozessierungs- und Translationsmaschinerie die Reifung von COB-mRNA und die Synthese und Assemblierung von Cytochrom b. Das Vorliegen von Cbs2p in einem hoch molekularen Komplex und die physikalische Wechselwirkung mit Abc1p könnten ein Hinweis dafür sein, dass die Translation in räumlicher Nähe des Assemblierungsortes von Cytochrom b, dem bc1-Komplex, stattfindet.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit Cbs1p und Cbs2p, zwei spezifische Translationsaktivatoren der COB-mRNA. Im Mittelpunkt standen sowohl die weitere molekularbiologische und biochemische Charakterisierung von Cbs1p als auch ein Screening von Interaktionskandidaten, die mit Cbs1p und/oder Cbs2p physikalisch wechselwirken könnten. Cbs1p liegt als peripheres Membranprotein fest mit der inneren Mitochondrienmembran matrixseitig assoziiert vor. Dabei spielen möglicherweise hydrophobe und/oder Protein-Protein-Wechselwirkungen mit integralen Membranproteinen eine essentielle Rolle bei der Membranverankerung von Cbs1p. Durch die Identifizierug von atmungsdefekten Cbs1p-Mutanten, deren Mutationen in Bereichen mit Homologie zu RNA-bindenden Proteinen liegt, verstärken sich die Hinweise zur Beteiligung von Cbs1p an der direkten physikalischen Wechselwirkung mit dem 5´-leader der COB-mRNA. Darüber hinaus konnte gezeigt werden,, dass die abspaltbare Präsequenz nicht notwendig für einen mitochondrialen Import ist. Die Ergebnisse präzisieren und erweitern das vorliegende Modell der Wirkungsweise der Translationsaktivatoren Cbs1p und Cbs2p (Michaelis, 1991). Aufgrund der Membranverankerung von Cbs1p wird auch die gebundene COB-mRNA in räumlicher Nähe zur Membran gebracht. Darüber hinaus definiert Cbs1p damit möglicherweise auch den Ort der Insertion des nascierenden Apocytochrom b in die Membran. Cbs2p vermittelt die Bindung zur kleinen Untereinheit der mitochondrialen Ribosomen und könnte seinerseits ebenfalls in Interaktionen mit Untereinheiten des bc1-Komplexes involviert sein.

Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist das Kerngen CBS2 aus Saccharomyces cerevisiae. Cbs2p wird gemeinsam mit Cbs1p spezifisch für die Translation der Cytochrom b (COB)-mRNA in den Mitochondrien benötigt. Die Untersuchungen konzentrierten sich auf die Charakterisierung funktionell wichtiger Bereiche im N- und C-terminalen Bereich des Proteins, den Nachweis von Protein-Protein Wechelwirkungen, die Assoziation von Cbs2p mit mitochondrialen Ribosomen und die Bedeutung des N-terminalen Bereiches für den Import von Cbs2p in die Mitochondrien. Die aminoterminalen 35 Aminosäuren (As) von Cbs2p genügen, um das Reporterprotein Gfp vollständig in die Mitochondrien zu rekrutieren. Dieses Ergebnis zeigt, dass der N-Terminus von Cbs2p den Import von Proteinen in die Mitochondrien vermitteln kann. Da ein N-terminal um 35 As verkürztes Cbs2-Protein ebenfalls noch in den Mitochondrien nachweisbar ist, besitzt Cbs2p wenigstens ein weiteres, vom N-Terminus unabhängiges, internes oder C-terminal lokalisiertes Importsignal für die Mitochondrien. Aufgrund genetischer Daten ist Abc1p ein potenzieller Interaktionspartner von Cbs2p. Es konnte gezeigt werden, dass eine physikalische Wechselwirkung zwischen beiden Proteinen stattfindet. Mittels Blauer Nativ-Gelelektrophorese wurde Cbs2p in einem höher molekularen Proteinkomplex nachgewiesen. Da Cbs2p in der Lage ist, in vitro Homomere zu bilden, sprechen die Daten dafür, das Cbs2p als Multimer in diesem Komplex vorliegt. Es konnte weiterhin gezeigt werden, dass der N-Terminus von Cbs2p eine essentielle Rolle bei der Homomerisierung des Proteins spielt. Die vorliegenden Ergebnisse erweitern das von Michaelis et al. (1991) entwickelte Modell der Wirkungsweise der Translationsaktivatoren Cbs1p und Cbs2p wie folgt: Cbs1p und Cbs2p sind mit der inneren Membran assoziiert. Beide Proteine könnten die COB-mRNA an die mitochondriale Innenmembran führen. Der Kontakt zwischen der COB-mRNA und der mitochondrialen Translationsmaschinerie könnte durch die Assoziation von Cbs2p mit mitochondrialen Ribosomen hergestellt werden. Nur an der Membran erlaubt die Prozessierungs- und Translationsmaschinerie die Reifung von COB-mRNA und die Synthese und Assemblierung von Cytochrom b. Das Vorliegen von Cbs2p in einem hoch molekularen Komplex und die physikalische Wechselwirkung mit Abc1p könnten ein Hinweis dafür sein, dass die Translation in räumlicher Nähe des Assemblierungsortes von Cytochrom b, dem bc1-Komplex, stattfindet.

Le système de reconnaissance du partenaire sexuel (SMRS) développé par Paterson est un critère important dans la caractérisation des espèces. Dans ce cadre, l'étude d'un complexe d'espèces de Lépidoptères trouve son intérêt. Au Kenya, le genre Busseola est représenté par trois espèces. B. fusca offre un cas intéressant de passage quasi absolu du compartiment sauvage au compartiment cultivé ; B. phaia et B. segeta s'apparentent à un cas de fidélité à l'hôte endémique. B. phaia et B. segeta partagent leurs aires de répartition avec B. fusca, mais sont isolées par la vallée du Rift et par les plantes-hôtes. B. segeta et B. phaia montre une grande proximité systématique. Nous avons étudier ces taxa au travers d'une approche d'écologie chimique et de phylogénie. La diversité génétique observée chez B. fusca au niveau populationnel n'est pas corrélée avec une variabilité du SMRS. Chez B. phaia et B. segeta, l'étude du SMRS a permis de caractériser les composantes de l'isolement reproducteur. L'analyse phylogénétique combinée à l'écologie chimique a permis d'émettre différentes hypothèses quant au statut d'espèce de B. phaia et B. segeta.

Analyses of the evolution and function of voltage-gated sodium channel proteins (Navs) have largely been limited to mutations from individual people with diagnosed neuromuscular disease. This project investigates the carboxyl-terminus of the Nav paralog (locus scn4aa 3’) that is preferentially expressed in electric organs of Neotropical weakly-electric fishes (Order Gymnotiformes). As a model system, I used the genus Gymnotus, a diverse clade of fishes that produce species-specific electric organ discharges (EODs). I clarified evolutionary relationships among Gymnotus species using mitochondrial (cytochrome b, and 16S ribosome) and nuclear (rag2, and scn4aa) gene sequences (3739 nucleotide positions from 28 Gymnotus species). I analyzed the molecular evolution of scn4aa 3’, and detected evidence for positive selection at eight amino acid sites in seven Gymnotus lineages. These eight amino acid sites are located in motifs that may be important for modulation of EOD frequencies.