ORM-Frameworks sind eine häufig genutzte Möglichkeit, die Unterschiede zwischen der objektorientierten Programmierung und der relationalen Datenspeicherung zu überbrücken. Gleichzeitig sind rekursive Beziehungen in vielen Datenmodellen vorhanden, um Hierarchien und andere baum- oder netzartigen Strukturen abzubilden. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Problemstellung, wie man Daten in rekursiven Beziehungen in einem ORM-Framework möglichst effizient aus der Datenbank laden kann. Zur Lösung des Problems werden zuerst fünf verschiedene Lösungsansätze theoretisch entwickelt, und anschließend in Entity Framework Core (EF Core) umgesetzt. Dies geschieht so, dass sich die entstandenen Implementierungen wie normale LINQ-Abfragen in EF Core nutzen lassen. Anschließend wurden die Lösungsansätze in verschiedenen Szenarien mit verschiedenen SQL-Dialekten getestet, gefolgt von einer Betrachtung der Testergebnisse nach den verschiedenen Test-Parametern. Diese Auswertung zeigt, dass Abfragen mit rekursiven allgemeinen Tabellenausdrücken und Abfragen mit KeyLoading in den meisten Fällen am effizientesten sind. Die anderen drei Ansätze sind entweder generell zu langsam oder nur in speziellen Situationen nutzbar. Die Auswertung zeigt auch, dass die Performance der verschiedenen Lösungsansätze immer von der Situation abhängig ist, besonders vom ge- nutzten SQL-Dialekt.:1 Einleitung 2 Rekursive Beziehungen in relationalen Datenbanken 2.1 Definition 2.2 Rekursive Abfragen durch allgemeine Tabellenausdrücke 3 Object-Relational Mapping und Entity Framework Core 3.1 Object Relational Impedance Mismatch 3.1.1 Konzepte der objektorientierten Programmierung 3.1.2 Konzepte von relationalen Datenbanken 3.1.3 Probleme durch Unterschiede zwischen den Konzepten 3.2 Überbrückung des Impedance Mismatch durch Object-Relational Mapping 3.2.1 ORM-Frameworks 3.2.2 Allgemeine Lösungsansätze 3.2.3 Zugehörige Daten laden 3.3 Entity Framework Core 3.3.1 Generierung des Datenbankschemas 3.3.2 Abfragen mit LINQ 3.3.3 C# Expressions 3.3.4 Ablauf einer Abfrage in Entity Framework Core 3.3.5 Der ChangeTracker 3.3.6 Abfragen mit RawSql 4 Rekursive Abfragen in ORM Frameworks 4.1 Allgemeine Lösungsansätze 4.1.1 Anforderungen an die Lösungsansätze 4.1.2 Grundlegende Überlegungen 4.1.3 Rekursive allgemeine Tabellenausdrücke 4.1.4 Benutzerdefinierte Funktionen 4.1.5 Laden mit Hilfseigenschaft 4.1.6 Vertikales und horizontales Aufrollen 4.1.7 KeyLoading 4.2 Umsetzung in Entity Framework Core 4.2.1 Anforderungen im Kontext von Entity Framework Core 4.2.2 Rekursive allgemeine Tabellenausdrücke 4.2.3 Laden mit Hilfseigenschaft 4.2.4 Vertikales Aufrollen 4.2.5 Horizontales Aufrollen 4.2.6 KeyLoading 5 Test der Lösungsansätze 5.1 Testverfahren 5.1.1 Performancemessung in C# 5.1.2 Messung der SQL-Abfragedauer 5.2 Test-Szenarien 5.3 Auswertung der Testergebnisse 5.3.1 Anmerkungen zu Messungen mit TotalProcessTime 5.3.2 Auswertung nach verschiedenen Kriterien 5.3.3 Allgemeine Auswertung 5.3.4 Auswertung nach Verzweigungen 5.3.5 Auswertung nach Rekursionstiefe 5.3.6 Auswertung nach Anzahl der Strukturen 5.3.7 Auswertung nach dem Laden zugehöriger Daten 5.3.8 Auswertung nach SQL-Dialekt 5.3.9 Auswertung nach Beziehungstyp 5.3.10 Auswertung nach Schlüsseltyp 6 Fazit A Messwerte

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No / The human epidermis holds an autocrine acetylcholine production and degradation including functioning membrane integrated and cytosolic butyrylcholinesterase (BuchE). Here we show that BuchE activities increase 9-fold in the presence of calcium (0.5 × 10-3 M) via a specific EF-hand calcium binding site, whereas acetylcholinesterase (AchE) is not affected. 45Calcium labelling and computer simulation confirmed the presence of one EF-hand binding site per subunit which is disrupted by H2O2-mediated oxidation. Moreover, we confirmed the faster hydrolysis by calcium-activated BuchE using the neurotoxic organophosphate O-ethyl-O-(4-nitrophenyl)-phenylphosphonothioate (EPN). Considering the large size of the human skin with 1.8 m2 surface area with its calcium gradient in the 10¿3 M range, our results implicate calcium-activated BuchE as a major protective mechanism against suicide inhibition of AchE by organophosphates in this non-neuronal tissue

O complexo Drosophila buzzatii (grupo repleta) compreende 13 espécies, divididas em três clusters, de acordo com o bandeamento observado nos cromossomos politênicos: cluster D. stalkeri, incluindo D. richardsoni e D. stalkeri, restrito às ilhas do Caribe e Flórida; cluster D. martensis, incluindo D. martensis, D. uniseta, D. venezolana e D. starmeri, encontrado em áreas desérticas da Colômbia e Venezuela; e cluster D. buzzatii, incluindo D. buzzatii, D. koepferae, D. antonietae, D. serido, D. gouveai, D. borborema e D. seriema, habitando regiões sazonalmente secas ao longo da diagonal de vegetação aberta da América do Sul. O presente estudo teve como objetivo inferir as relações filogenéticas entre as espécies do complexo D. buzzatii, dando ênfase ao cluster D. buzzatii, por meio de análises multilocus de genes mitocondriais (COI e COII) e nucleares (EF-1F1, transformer e period). Nas hipóteses filogenéticas estabelecidas, as espécies do complexo D. buzzatii constituíram um grupo monofilético, composto por dois subgrupos monofiléticos, os clusters D. martensis e D. buzzatii, e um parafilético, o cluster D. stalkeri. As relações de parentesco entre as espécies do cluster D. buzzatii foram estabelecidas. Drosophila buzzatii ocupou a posição mais basal dentro do cluster D. buzzatii, estando proximamente relacionada à espécie D. koepferae. Drosophila antonietae ocupou uma posição intermediária em relação às espécies D. koepferae e D. serido, que representa o táxon irmão do ramo formado por D. gouveai, D. borborema e D. seriema, com D. gouveai ocupando uma posição mais basal em relação às espécies irmãs D. borborema e D. seriema. Foi detectada seleção purificadora como a principal força dirigindo a evolução dos genes nucleares transformer e period, para as espécies do complexo D. buzzatii. O gene mitocondrial COI, por sua vez, foi utilizado para estimar os tempos de divergência para as espécies do cluster D. buzzatii, revelando que o processo de diversificação do grupo iniciou-se no período Plioceno, provavelmente em decorrência de eventos de vicariância associados à elevação dos Andes, sendo também influenciado pelo avanço e retração da vegetação xerófita, nas flutuações climáticas do Pleistoceno. / Drosophila buzzatii complex (repleta group) consists of 13 species, divided into three clusters according to the banding seen in polytene chromosomes: D. stalkeri cluster, including D. richardsoni and D. stalkeri, restricted to the Caribbean Islands and Florida; D. martensis cluster, including D. martensis, D. uniseta, D. venezuelana and D. starmeri, found in desert areas of Colombia and Venezuela, and D. buzzatii cluster, including D. buzzatii, D. koepferae, D. antonietae, D.gouveai, D. borborema and D. seriema, that inhabit seasonally dry regions along the open vegetation diagonal in South America. This study aimed to infer the phylogenetic relationships among the D. buzzatii species complex, emphasizing the D. buzzatii cluster, by multilocus analysis of mitochondrial (COI and COII) and nuclear (EF-1F1, transformer and period) genes. In established phylogenetic hypotheises, the species of the D. buzzatii complex formed a monophyletic group, composed of two monophyletic subgroups, the D. martensis and D. buzzatii clusters, and a paraphyletic one, the D. stalkeri cluster. The relationships among the D. buzzatii species cluster were established. Drosophila buzzatii occupied the most basal position within the D. buzzatii cluster and is closely related to D. koepferae. D. antonietae occupied an intermediate position in relation to the D. koepferae and D. serido species. D. serido represents the sister taxon of the branch formed by the D. gouveai, D. borborema and D. seriema species, with D. gouveai occupying a basal position in relation to the sister species D. borborema and D. seriema. It was detected that purifying selection is the main force driving the evolution of transformer and period nuclear genes for the species of the D. buzzatii complex. The divergence time of the D. buzzatii species cluster was estimated by the COI gene analysis, revealing that the process of diversification of the group began in the Pliocene period, probably due to vicariant events associated with the uplift phase of the Andes, and it was also influenced by the advance and retraction of xerophytic vegetation in Pleistocene climatic fluctuations.

O complexo Drosophila buzzatii (grupo repleta) compreende 13 espécies, divididas em três clusters, de acordo com o bandeamento observado nos cromossomos politênicos: cluster D. stalkeri, incluindo D. richardsoni e D. stalkeri, restrito às ilhas do Caribe e Flórida; cluster D. martensis, incluindo D. martensis, D. uniseta, D. venezolana e D. starmeri, encontrado em áreas desérticas da Colômbia e Venezuela; e cluster D. buzzatii, incluindo D. buzzatii, D. koepferae, D. antonietae, D. serido, D. gouveai, D. borborema e D. seriema, habitando regiões sazonalmente secas ao longo da diagonal de vegetação aberta da América do Sul. O presente estudo teve como objetivo inferir as relações filogenéticas entre as espécies do complexo D. buzzatii, dando ênfase ao cluster D. buzzatii, por meio de análises multilocus de genes mitocondriais (COI e COII) e nucleares (EF-1F1, transformer e period). Nas hipóteses filogenéticas estabelecidas, as espécies do complexo D. buzzatii constituíram um grupo monofilético, composto por dois subgrupos monofiléticos, os clusters D. martensis e D. buzzatii, e um parafilético, o cluster D. stalkeri. As relações de parentesco entre as espécies do cluster D. buzzatii foram estabelecidas. Drosophila buzzatii ocupou a posição mais basal dentro do cluster D. buzzatii, estando proximamente relacionada à espécie D. koepferae. Drosophila antonietae ocupou uma posição intermediária em relação às espécies D. koepferae e D. serido, que representa o táxon irmão do ramo formado por D. gouveai, D. borborema e D. seriema, com D. gouveai ocupando uma posição mais basal em relação às espécies irmãs D. borborema e D. seriema. Foi detectada seleção purificadora como a principal força dirigindo a evolução dos genes nucleares transformer e period, para as espécies do complexo D. buzzatii. O gene mitocondrial COI, por sua vez, foi utilizado para estimar os tempos de divergência para as espécies do cluster D. buzzatii, revelando que o processo de diversificação do grupo iniciou-se no período Plioceno, provavelmente em decorrência de eventos de vicariância associados à elevação dos Andes, sendo também influenciado pelo avanço e retração da vegetação xerófita, nas flutuações climáticas do Pleistoceno. / Drosophila buzzatii complex (repleta group) consists of 13 species, divided into three clusters according to the banding seen in polytene chromosomes: D. stalkeri cluster, including D. richardsoni and D. stalkeri, restricted to the Caribbean Islands and Florida; D. martensis cluster, including D. martensis, D. uniseta, D. venezuelana and D. starmeri, found in desert areas of Colombia and Venezuela, and D. buzzatii cluster, including D. buzzatii, D. koepferae, D. antonietae, D.gouveai, D. borborema and D. seriema, that inhabit seasonally dry regions along the open vegetation diagonal in South America. This study aimed to infer the phylogenetic relationships among the D. buzzatii species complex, emphasizing the D. buzzatii cluster, by multilocus analysis of mitochondrial (COI and COII) and nuclear (EF-1F1, transformer and period) genes. In established phylogenetic hypotheises, the species of the D. buzzatii complex formed a monophyletic group, composed of two monophyletic subgroups, the D. martensis and D. buzzatii clusters, and a paraphyletic one, the D. stalkeri cluster. The relationships among the D. buzzatii species cluster were established. Drosophila buzzatii occupied the most basal position within the D. buzzatii cluster and is closely related to D. koepferae. D. antonietae occupied an intermediate position in relation to the D. koepferae and D. serido species. D. serido represents the sister taxon of the branch formed by the D. gouveai, D. borborema and D. seriema species, with D. gouveai occupying a basal position in relation to the sister species D. borborema and D. seriema. It was detected that purifying selection is the main force driving the evolution of transformer and period nuclear genes for the species of the D. buzzatii complex. The divergence time of the D. buzzatii species cluster was estimated by the COI gene analysis, revealing that the process of diversification of the group began in the Pliocene period, probably due to vicariant events associated with the uplift phase of the Andes, and it was also influenced by the advance and retraction of xerophytic vegetation in Pleistocene climatic fluctuations.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Centrinas são proteínas componentes essenciais nos centro organizadores de microtubulos em diversos organismos. Pertencem à família das proteínas EF-Hand ligantes de cálcio e podem ser divididas em duas subfamílias: uma definida pela centrina da alga Chlamydomonas reinhardtii CrCenp, associada a funções contráteis, e a outra pela centrina da levedura Saccharomices cerevisiae ScCdc31p, relacionada a duplicação de centros mitóticos. Curiosamente o fungo Blastocladiella emersonii possui duas formas de centrinas em seu genoma : BeCen1 mais parecida com a CrCenp, e BeCen3 com a ScCdc31p, enquanto todos os outros fungos já descritos possuem apenas uma forma, pertencente ao grupo ScCdc31p. Diante desse fato curioso, descrito em 2005, estudos estruturais e termodinâmicos comparativos entre as proteínas recombinantes BeCen1 e BeCen3, foram desenvolvidos para identificar e caracterizar diferenças relevantes, que pudessem justificar a presença dessas duas proteínas no fungo Blatocladiella emersonii. Ambas as centrinas foram expressas em E. coli e purificadas por cromatografia, resultando em um rendimento de aproximadamente 5mg/l. Analises estruturais foram realizadas utilizando técnicas de dicroísmo circular (CD) , fluorescência, espalhamento de luz (DLS e RALS), microscopias de força atômica (AFM) e eletrônica de transmissão (MET). Por calorimetria de titulação isotérmica (ITC) parâmetros termodinâmicos foram obtidos para BeCen1 e BeCen3 em relação a ligação de cálcio. Ambas apresentaram conteúdo predominante de hélices alfa e diferenças físico-químicas e estruturais marcantes. BeCen1, após desnaturação a 90ºC e deixada a temperatura de 4°C por 24 horas horas, mostrou um espectro de CD compatível com um processo de reenovelamento; a TM foi de 42°C e aumentou cerca de 4°C na forma holo; os espectros de CD são modificados na presença de cálcio, mostrando uma forma característica de movimentação de hélices das proteínas ligantes de cálcio; pelos dados obtidos por ITC liga cálcio em três sítios EF-Hand por uma reação endotérmica; na presença de magnésio apresentou mudanças conformacionais, compatíveis com a ligação deste nos sítios de cálcio; a partir de 40°C é observado um processo de agregação chegando a formação de filamentos, que foram visualizados por AFM e MET. BeCen3 após ser desnaturada e colocada nas mesmas condições de BeCen1, permanece desnaturada; A TM é de 49°C e aumentou em aproximadamente 5°C na forma holo; os espectros de CD, na presença de cálcio, apresentam aspectos característicos de movimentação de -hélices das proteínas ligantes de cálcio; liga cálcio em apenas dois sítios EF-Hand por uma reação exotérmica, sofre mudanças conformacionais na presença de magnésio e a partir de 30°C já sofre um processo de agregação, formando filamentos. Neste trabalho foi estabelecido o primeiro protocolo para a expressão e purificação das centrinas de B. emersonii, além dos estudos de caracterização estrutural e termodinâmica destas proteínas. O estudo também foi pioneiro quanto a obtenção de imagens no processo de formação de filamentos destas centrinas na ausência de cálcio. As centrinas de B. emersonii apresentam diferenças importantes nas respostas em função da presença de cálcio e também do magnésio. Os dados obtidos são fortes indicativos que estas centrinas têm mecanismos de ação diferentes dentro do fungo B. emersonii. / Centrin proteins are essential component of the microtubule organizing centers in a large range of organisms. They belong to the EF-Hand calcium binding proteins family e can be divided in two subfamilies: one defined by the green algae Chlamydomonas reinhardtii CrCenp, related to contractile functions and the other centrin of the yeast Saccharomices cerevisiae ScCdc31p, related to duplication of centrossome mitotic centers. Interesantly, Blastocladiella emersonii fungus posses two centrin forms in it genome: BeCen1 closely related to CrCenp and BeCen3 closely related to ScCdc31p. All other known fungus have only one form of centrin: ScCdc31p. With this curious finding, described in 2005, compared structural and thermodynamics studies between recombinant proteins BeCen1 and BeCen3 were performed, in attempt to identify relevant differences that could explain the presence of two forms of centrins in this fungus. Both centrins were expressed in E. coli and purified by chromatography resulting in 5mg/l protein yield. Structural analyses were performed with circular dichroism (CD), fluorescence, light scattering (DLS AND RALS), atomic force microscopy (AFM) and transmission electronic microscopy (TEM). Using isothermal titration calorimetry (ITC) thermodynamics parameters about the calcium binding were defined. Both showed alpha helix predominant content and structural physical-chemistry differences. After denaturation at 90°C and cooled overnight at 4°C, BeCen1 showed a CD spectrum consistent to a renaturation process; the calculated TM was 42°C and raised 4°C in the holo state; CD spectra were modified under calcium presence showing characteristics changes of calcium binding proteins; ITC data exhibited tree calcium binding motifs through an endothermic reaction and the presence of magnesium also showed conformational changes; From 40°C a aggregation process leading to filament formation was observed and visualized with AFM and TEM. After denaturation at 90°C and cooled overnight at 4°C, BeCen3 remained denaturated; Calculated TM was 49°C and raised 5°C in the holo state; CD spectra were modified under calcium presence showing characteristics changes of calcium binding proteins; ITC data exhibited only two calcium binding motifs through an exothermic reaction and the presence of magnesium also showed conformational changes; From 30°C BeCen3 already suffered a aggregation process forming filaments. In this study it was established the first expression and purification protocol for B. emersonii centrins, besides the structural and thermodynamic characterization of these proteins. This is the first study containing filaments images of the centrins of B. emersonii. These centrins showed important response differences in calcium and magnesium binding. All the obtained data are strong indications that the two centrins have distinct functions in the fungus.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Centrinas são proteínas componentes essenciais nos centro organizadores de microtubulos em diversos organismos. Pertencem à família das proteínas EF-Hand ligantes de cálcio e podem ser divididas em duas subfamílias: uma definida pela centrina da alga Chlamydomonas reinhardtii CrCenp, associada a funções contráteis, e a outra pela centrina da levedura Saccharomices cerevisiae ScCdc31p, relacionada a duplicação de centros mitóticos. Curiosamente o fungo Blastocladiella emersonii possui duas formas de centrinas em seu genoma : BeCen1 mais parecida com a CrCenp, e BeCen3 com a ScCdc31p, enquanto todos os outros fungos já descritos possuem apenas uma forma, pertencente ao grupo ScCdc31p. Diante desse fato curioso, descrito em 2005, estudos estruturais e termodinâmicos comparativos entre as proteínas recombinantes BeCen1 e BeCen3, foram desenvolvidos para identificar e caracterizar diferenças relevantes, que pudessem justificar a presença dessas duas proteínas no fungo Blatocladiella emersonii. Ambas as centrinas foram expressas em E. coli e purificadas por cromatografia, resultando em um rendimento de aproximadamente 5mg/l. Analises estruturais foram realizadas utilizando técnicas de dicroísmo circular (CD) , fluorescência, espalhamento de luz (DLS e RALS), microscopias de força atômica (AFM) e eletrônica de transmissão (MET). Por calorimetria de titulação isotérmica (ITC) parâmetros termodinâmicos foram obtidos para BeCen1 e BeCen3 em relação a ligação de cálcio. Ambas apresentaram conteúdo predominante de hélices alfa e diferenças físico-químicas e estruturais marcantes. BeCen1, após desnaturação a 90ºC e deixada a temperatura de 4°C por 24 horas horas, mostrou um espectro de CD compatível com um processo de reenovelamento; a TM foi de 42°C e aumentou cerca de 4°C na forma holo; os espectros de CD são modificados na presença de cálcio, mostrando uma forma característica de movimentação de hélices das proteínas ligantes de cálcio; pelos dados obtidos por ITC liga cálcio em três sítios EF-Hand por uma reação endotérmica; na presença de magnésio apresentou mudanças conformacionais, compatíveis com a ligação deste nos sítios de cálcio; a partir de 40°C é observado um processo de agregação chegando a formação de filamentos, que foram visualizados por AFM e MET. BeCen3 após ser desnaturada e colocada nas mesmas condições de BeCen1, permanece desnaturada; A TM é de 49°C e aumentou em aproximadamente 5°C na forma holo; os espectros de CD, na presença de cálcio, apresentam aspectos característicos de movimentação de -hélices das proteínas ligantes de cálcio; liga cálcio em apenas dois sítios EF-Hand por uma reação exotérmica, sofre mudanças conformacionais na presença de magnésio e a partir de 30°C já sofre um processo de agregação, formando filamentos. Neste trabalho foi estabelecido o primeiro protocolo para a expressão e purificação das centrinas de B. emersonii, além dos estudos de caracterização estrutural e termodinâmica destas proteínas. O estudo também foi pioneiro quanto a obtenção de imagens no processo de formação de filamentos destas centrinas na ausência de cálcio. As centrinas de B. emersonii apresentam diferenças importantes nas respostas em função da presença de cálcio e também do magnésio. Os dados obtidos são fortes indicativos que estas centrinas têm mecanismos de ação diferentes dentro do fungo B. emersonii. / Centrin proteins are essential component of the microtubule organizing centers in a large range of organisms. They belong to the EF-Hand calcium binding proteins family e can be divided in two subfamilies: one defined by the green algae Chlamydomonas reinhardtii CrCenp, related to contractile functions and the other centrin of the yeast Saccharomices cerevisiae ScCdc31p, related to duplication of centrossome mitotic centers. Interesantly, Blastocladiella emersonii fungus posses two centrin forms in it genome: BeCen1 closely related to CrCenp and BeCen3 closely related to ScCdc31p. All other known fungus have only one form of centrin: ScCdc31p. With this curious finding, described in 2005, compared structural and thermodynamics studies between recombinant proteins BeCen1 and BeCen3 were performed, in attempt to identify relevant differences that could explain the presence of two forms of centrins in this fungus. Both centrins were expressed in E. coli and purified by chromatography resulting in 5mg/l protein yield. Structural analyses were performed with circular dichroism (CD), fluorescence, light scattering (DLS AND RALS), atomic force microscopy (AFM) and transmission electronic microscopy (TEM). Using isothermal titration calorimetry (ITC) thermodynamics parameters about the calcium binding were defined. Both showed alpha helix predominant content and structural physical-chemistry differences. After denaturation at 90°C and cooled overnight at 4°C, BeCen1 showed a CD spectrum consistent to a renaturation process; the calculated TM was 42°C and raised 4°C in the holo state; CD spectra were modified under calcium presence showing characteristics changes of calcium binding proteins; ITC data exhibited tree calcium binding motifs through an endothermic reaction and the presence of magnesium also showed conformational changes; From 40°C a aggregation process leading to filament formation was observed and visualized with AFM and TEM. After denaturation at 90°C and cooled overnight at 4°C, BeCen3 remained denaturated; Calculated TM was 49°C and raised 5°C in the holo state; CD spectra were modified under calcium presence showing characteristics changes of calcium binding proteins; ITC data exhibited only two calcium binding motifs through an exothermic reaction and the presence of magnesium also showed conformational changes; From 30°C BeCen3 already suffered a aggregation process forming filaments. In this study it was established the first expression and purification protocol for B. emersonii centrins, besides the structural and thermodynamic characterization of these proteins. This is the first study containing filaments images of the centrins of B. emersonii. These centrins showed important response differences in calcium and magnesium binding. All the obtained data are strong indications that the two centrins have distinct functions in the fungus.