Nocardia spp. are filamentous Actinobacteria of the order Corynebacteriales and mostly known for their ability to cause localized and systemic infections in humans. However, the onset and progression of nocardiosis is only poorly understood, in particular the mechanisms of strain-specific presentations. Recent genome sequencing has revealed an extraordinary capacity for the production of specialized small molecules. Such secondary metabolites are often crucial for the producing microbe to survive the challenges of different environmental conditions. An interesting question thus concerns the role of these natural products in Nocardia-associated pathogenicity and immune evasion in a human host. In this review, a summary and discussion of Nocardia metabolites is presented, which may play a part in nocardiosis because of their cytotoxic, immunosuppressive and metal-chelating properties or otherwise vitally important functions. This review also contains so far unpublished data concerning the biosynthesis of these molecules that were obtained by detailed bioinformatic analyses.

Communication between the nervous and immune system is crucial for development, homeostasis and response to injury. Before the onset of neurogenesis, microglia populate the central nervous system, serving as resident immune cells over the course of life. Here, we describe new roles of an uncharacterized transcript upregulated by neurogenic progenitors during mouse corticogenesis: 4931414P19Rik (hereafter named P19). Overexpression of P19 cell-extrinsically inhibited neuronal migration and acted as chemoattractant of microglial cells. Interestingly, effects on neuronal migration were found to result directly from P19 secretion by neural progenitors triggering microglia accumulation within the P19 targeted area. Our findings highlight the crucial role of microglia during brain development and identify P19 as a previously unreported player in the neuro-immune crosstalk.

For decades, the mammalian hippocampus has been the focus of cellular, anatomical, behavioral, and computational studies aimed at understanding the fundamental mechanisms underlying cognition. Long recognized as the brain's seat for learning and memory, a wealth of knowledge has been accumulated on how the hippocampus processes sensory input, builds complex associations between objects, events, and space, and stores this information in the form of memories to be retrieved later in life. However, despite major efforts, our understanding of hippocampal cognitive function remains fragmentary, and models trying to explain it are continually revisited. Here, we review the literature across all above‐mentioned domains and offer a new perspective by bringing attention to the most distinctive, and generally neglected, feature of the mammalian hippocampal formation, namely, the structural separability of the two blades of the dentate gyrus into “supra‐pyramidal” and “infra‐pyramidal”. Next, we discuss recent reports supporting differential effects of adult neurogenesis in the regulation of mature granule cell activity in these two blades. We propose a model for how differences in connectivity and adult neurogenesis in the two blades can potentially provide a substrate for subtly different cognitive functions.

Novizen fällt es häufig schwer, die fachbiologische Perspektive und die Alltagsvorstellungen der Lernenden gleichermaßen in ihrer Unterrichtsplanung mit einzubeziehen (z.B. DANNEMANN et al., 2014; RICHTER & KOMOREK, 2017). Dieser Befund steht im Kontrast zu den fachdidaktischen Forschungsbemühungen im Bereich der Vorstellungsforschung (LABUDDE & MÖLLER, 2012; REINISCH, HELBIG & KRÜGER, 2020). In dieser Studie wird eine Ursache des skizzierten Problemfeldes näher untersucht: das Planungsverhalten von Novizen im Vergleich zu einer Planung mit Alltagsvorstellungen. Eine Planung mit Vorstellungen berücksichtigt themenspezifische Lernchancen und -hürden, orientiert sich an zentralen Konzepten der Fachleute zum Phänomen und bezieht sich auf Didaktische Leitlinien für den Lehr- Lernprozess (GROPENGIEßER & MAROHN, 2018). Diese Planungsphilosophie findet sich im Modell der Didaktischen Rekonstruktion (MDR; DUIT et al., 2012) wieder und wird als Standard zur Planung in dieser Studie angenommen. Bestehende Studien führen die eingangs benannte Schwierigkeit von Novizen vor allem auf fehlendes Wissen über Lernendenvorstellungen und deren Berücksichtigung zurück (z.B. DANNEMANN et al., 2014; KIND, 2016). Dies beklagen auch die Novizen selbst (z.B. SCHNEBEL & KREIS, 2014). Deshalb wurde in dieser Studie für Biologie Lehramtsstudierende (7. Fachsemester) und eng angekoppelt an ein fachwissenschaftliches Pflichtmodul (Neurobiologie) ein „MDR-Training“ entwickelt und durchgeführt. Im MDR-Training wurde insbesondere geübt, Unterricht unter Berücksichtigung der Alltagsvorstellungen zu planen. Die begleitende qualitative Studie geht grundlegend der Frage nach, inwiefern das MDR den Studierenden bei ihrer Unterrichtsplanung hilft und wo Schwierigkeiten liegen. Ferner lassen sich aus den Forschungsergebnissen und den Erfahrungen im MDR-Training 1.0 Rückschlüsse für ein MDR-Training 2.0 ziehen. Die während dieses Trainings erhobenen Daten umfassen je zwei Einzelinterviews mit jedem Probanden (N = 8) sowie deren Planungsprodukte in Form eines Sachstrukturdiagramms (in Anlehnung an C. T. MÜLLER & DUIT, 2004). Die Ergebnisse zeigen, dass sämtliche Schwierigkeiten und Widersprüche bei der Unterrichtsplanung der Studierenden sich im Spannungsfeld zwischen zwei Paradigmen des Lernens und Lehrens bewegen: Vorstellungsforschung basiert auf dem Conceptual-Change-Ansatz (z.B. T. G. AMIN & LEVRINI, 2017), und damit auch auf der erkenntnistheoretischen Sicht des moderaten Konstruktivismus (GERSTENMAIER & MANDL, 1995; REICH, 2008). Das steht allerdings in deutlichem Kontrast zur gängigen Alltagsvorstellung von Lernen als „Aufnahme“ von Wissen. Wissen „hat“ man, oder man hat es eben nicht, dann muss man es „erwerben“. Die Planung nach dem MDR verlangt also eine tiefergehende Auseinandersetzung mit dem Lerngegenstand, die sich trotz MDR Training nicht konsequent bei den Studierenden beobachten ließ. Das ist auch nicht verwunderlich, da die Praxis der Lehramtsausbildung in Deutschland vielerorts noch dem Wissensparadigma folgt und damit erschwert, das MDR effektiv zur Unterrichtsplanung einzusetzen. Auch das MDR-Training arbeitete in Anschluss an die Studienlage bewusst nach dem Wissensparadigma. Damit LA-Studierende jedoch das Vorstellungsparadigma bei der Planung berücksichtigen, muss dieses Paradigma konsequenter in der Lehramtsausbildung umgesetzt werden (HEIDENREICH, 2020; UNGER, GROPENGIESSER & PAPENBROCK, 2017):1 EINFÜHRUNG I THEORETISCHER TEIL 2 LERNENDENVORSTELLUNGEN BEI DER UNTERRICHTSPLANUNG BERÜCKSICHTIGEN 2.1 Erkenntnistheoretische Grundannahmen, Definitionen und Vorgehen 2.2 Vorstellungen als Konstrukt verstehen 2.3 Lerngegenstand rekonstruieren 2.4 Lernendenvorstellungen verändern: conceptual change 2.5 Lernendenvorstellungen und allgemeindidaktische Planungsmodelle 2.6 Fazit: Segmente einer Planung im Sinne des MDR 2.7 Beispiel: Unterricht planen mit Lernendenvorstellungen zum Wahrnehmungsprozess 2.7.1 Lehr-Lernprozesse zu Reizen und Informationen planen 2.7.2 Lehr-Lernprozesse zur Instanz der Wahrnehmung planen 2.7.3 Lehr-Lernprozesse zur allgemeinen Funktion von Wahrnehmung planen 2.7.4 Lehr-Lernprozesse zum Prozess der Reiztransduktion planen 2.7.5 Lehr-Lernprozesse zur grundlegenden Funktionsweise des Gehirns planen 2.7.6 Lehr-Lernprozesse zur Gewissheit von Wahrnehmung planen 3 „PLANEN MIT DER LERNENDENPERSPEKTIVE“ VOR DEM HINTERGRUND DER PLANUNGSKOMPETENZ 3.1 Curricula und Standards der Lehramtsausbildung 3.2 'Planen mit Lernendenperspektive' und professionelle Kompetenz 3.2.1 Modell professioneller Handlungskompetenz 3.2.2 'Planen mit der Lernendenperspektive' in den Modellierungen von CK und PCK 3.2.3 Theoretisches Planungsprozessmodell: Vom Wissen zum Handeln 3.2.4 Modellierung allgemeiner Unterrichtsplanungskompetenz 3.2.5 Diagnosekompetenz als Kerngeschäft bei der Planung mit der Lernendenperspektive 3.3 Fazit 4 EMPIRISCHE ERKENNTNISSE ZUM PLANUNGSVERHALTEN VON NOVIZEN BEIM 'PLANEN MIT DER LERNENDENPERSPEKTIVE' 4.1 Empirische Evidenz zur professionellen Kompetenz allgemein 4.2 Empirische Befunde zum Planungsverhalten von Novizen mit Lernendenperspektive II EMPIRISCHER TEIL 5 ZIEL- UND FRAGESTELLUNG DER STUDIE 6 DESIGN DES TREATMENTS 6.1 Prinzip 1: Studierende integrieren ihr CK und PCK 6.2 Prinzip 2: Studierende planen gemeinsam den Unterricht 6.3 Prinzip 3: Studierende arbeiten mit Komplexitätsebenen von Vorstellungen 6.4 Rahmenbedingungen und Stichprobe 6.5 Struktur des MDR-Trainings 6.5.1 Phase 1: Problemorientierte Einstiegs- und Erarbeitungsphase 6.5.2 Phase 2: Begleitete Übungs- und Anwendungsphase 6.5.3 Phase 3: eigenverantwortliche Übungs- und Anwendungsphase 7 DESIGN DER METHODEN 7.1 Erhebungsmethode 7.1.1 Sachstrukturdiagramme als Planungsdokument 7.1.2 Entwicklung des Interviewleitfadens 7.2 Methoden zur Datenauswertung 7.2.1 Schritt 1: Textform der Erhebungsdaten produzieren 7.2.2 Schritt 2: individuelle Planungsüberlegungen identifizieren 7.2.3 Schritt 3: individuelle Planungsüberlegungen redigieren und zusammenfassen 7.2.4 Schritt 4: Beschreibungsdimensionen entwickeln 7.2.5 Schritt 5: individuelle Planungsüberlegungen explizieren 7.2.6 Schritt 6: Explikation strukturieren 7.2.7 Schritt 7: Planungsverhalten charakterisieren 8 PLANUNGSVERHALTEN MIT DER LERNENDENPERSPEKTIVE BESCHREIBEN 8.1 individuelle Planungsüberlegungen exemplarisch darstellen 8.2 Ausprägungen der Beschreibungsdimensionen (Kategoriensystem) 8.3 Übergeordnete Planungsfiguren charakterisieren 8.4 Analyse der Planungsfiguren auf Probandenebene 9 PLANUNGSVERHALTEN BEWERTEN: PLANUNGSHÜRDEN, -CHANCEN UND IMPLIKATIONEN 9.1 Planungshürde 1: Mit fachlichen Details planen 9.2 Planungshürde 2: Aus der Logik von Vorkenntnissen planen 9.3 Planungshürde 3: Pauschale Lernwirksamkeit annehmen 9.4 Planungshürde 4: Die Lernendenperspektive wird im Planungsprodukt nur undifferenziert berücksichtigt 9.5 Planungshürde 5: Bekannte Ergebnisse Didaktischer Rekonstruktionen zur Neurobiologie bleiben im Planungsprodukt unberücksichtigt 9.6 Zusammenfassung der Planungshürden, -chancen und Implikationen für das MDR-Training 2.0 9.7 Externe Validierung der Planungshürden 10 DISKUSSION DER ZENTRALEN BEFUNDE UND LIMITATIONEN 10.1 Diskussion: Planungsverhalten, Planungshürden und -chancen 10.2 Diskussion: Segmente einer Planung im Sinne des MDR 11 SCHLUSSFOLGERUNGEN FÜR DIE LEHRAMTSAUSBILDUNG 11.1 Tiefergehende Auseinandersetzung mit Lerngegenstand und intendiertem Lernprozess fördern 11.2 Ergebnisse Didaktischer Strukturierungen in multiplen Kontexten anwenden 11.3 Erkenntnisse der Vorstellungsforschung in Curricula von Schulen und Hochschulen implementieren 11.4 Beschreibungsdimensionen des Planungsverhaltens mit der Lerndenperspektive als Diagnosetool für Planungshürden in der Lehramtsausbildung nutzen 11.5 Rolle der Schlussfolgerungen für die zweite Phase der Lehramtsausbildung 12 KRITERIEN GELEITETE REFLEXION DER STUDIE 12.1 Kriterium 1: Intersubjektive Nachvollziehbarkeit und Gegenstandsangemessenheit 12.2 Kriterium 2: empirische Verankerung der Theoriebildung 12.3 Kriterium 3: Kohärenz und Verallgemeinerbarkeit der entwickelten Theorie 12.4 Kriterium 4: Reflektierte Subjektivität 13 DIGITALER ANHANG 14 LITERATUR / Science teaching that promotes understanding is oriented toward the learner's perspective. Although preservice biology teachers (PST) generally attach great importance to this perspective for learning processes. But it is difficult for them to consistently take it into the lesson planning. A deeper understanding of the planning processes of PST as well as of the difficulties associated with learner-oriented lesson planning enables the modification of subject-specific didactic courses to the prerequisites of PST and further helps to develop their planning competencies. 
This empirical study reconstructs planning difficulties of biology PST (N=8). The study context is a biology didactics seminar on lesson planning which complements a subject-specific neurobiology course. The qualitative content analysis of the planning difficulties is based on the planning products of the PST as well as on semi-structured individual interviews. 
The results, validated by experts, show that the PST i) focus too much on subject-specific details without clarifying the content structure for instruction, ii) anticipate the learners’ generic experiences instead of referring to their conceptions, and iii) already assume a kind of blanket learning effectiveness as soon as they refer to student conceptions. Possible causes for the reconstructed planning difficulties are discussed against the background of MER, a constructivist paradigm, and with reference to the PST’s beliefs. Finally, for the subject-specific didactic courses, we recommend a stronger reflection on the paradigms of learning, a gradual introduction of the subject matter clarification, as well as the further development of the MER.:1 EINFÜHRUNG I THEORETISCHER TEIL 2 LERNENDENVORSTELLUNGEN BEI DER UNTERRICHTSPLANUNG BERÜCKSICHTIGEN 2.1 Erkenntnistheoretische Grundannahmen, Definitionen und Vorgehen 2.2 Vorstellungen als Konstrukt verstehen 2.3 Lerngegenstand rekonstruieren 2.4 Lernendenvorstellungen verändern: conceptual change 2.5 Lernendenvorstellungen und allgemeindidaktische Planungsmodelle 2.6 Fazit: Segmente einer Planung im Sinne des MDR 2.7 Beispiel: Unterricht planen mit Lernendenvorstellungen zum Wahrnehmungsprozess 2.7.1 Lehr-Lernprozesse zu Reizen und Informationen planen 2.7.2 Lehr-Lernprozesse zur Instanz der Wahrnehmung planen 2.7.3 Lehr-Lernprozesse zur allgemeinen Funktion von Wahrnehmung planen 2.7.4 Lehr-Lernprozesse zum Prozess der Reiztransduktion planen 2.7.5 Lehr-Lernprozesse zur grundlegenden Funktionsweise des Gehirns planen 2.7.6 Lehr-Lernprozesse zur Gewissheit von Wahrnehmung planen 3 „PLANEN MIT DER LERNENDENPERSPEKTIVE“ VOR DEM HINTERGRUND DER PLANUNGSKOMPETENZ 3.1 Curricula und Standards der Lehramtsausbildung 3.2 'Planen mit Lernendenperspektive' und professionelle Kompetenz 3.2.1 Modell professioneller Handlungskompetenz 3.2.2 'Planen mit der Lernendenperspektive' in den Modellierungen von CK und PCK 3.2.3 Theoretisches Planungsprozessmodell: Vom Wissen zum Handeln 3.2.4 Modellierung allgemeiner Unterrichtsplanungskompetenz 3.2.5 Diagnosekompetenz als Kerngeschäft bei der Planung mit der Lernendenperspektive 3.3 Fazit 4 EMPIRISCHE ERKENNTNISSE ZUM PLANUNGSVERHALTEN VON NOVIZEN BEIM 'PLANEN MIT DER LERNENDENPERSPEKTIVE' 4.1 Empirische Evidenz zur professionellen Kompetenz allgemein 4.2 Empirische Befunde zum Planungsverhalten von Novizen mit Lernendenperspektive II EMPIRISCHER TEIL 5 ZIEL- UND FRAGESTELLUNG DER STUDIE 6 DESIGN DES TREATMENTS 6.1 Prinzip 1: Studierende integrieren ihr CK und PCK 6.2 Prinzip 2: Studierende planen gemeinsam den Unterricht 6.3 Prinzip 3: Studierende arbeiten mit Komplexitätsebenen von Vorstellungen 6.4 Rahmenbedingungen und Stichprobe 6.5 Struktur des MDR-Trainings 6.5.1 Phase 1: Problemorientierte Einstiegs- und Erarbeitungsphase 6.5.2 Phase 2: Begleitete Übungs- und Anwendungsphase 6.5.3 Phase 3: eigenverantwortliche Übungs- und Anwendungsphase 7 DESIGN DER METHODEN 7.1 Erhebungsmethode 7.1.1 Sachstrukturdiagramme als Planungsdokument 7.1.2 Entwicklung des Interviewleitfadens 7.2 Methoden zur Datenauswertung 7.2.1 Schritt 1: Textform der Erhebungsdaten produzieren 7.2.2 Schritt 2: individuelle Planungsüberlegungen identifizieren 7.2.3 Schritt 3: individuelle Planungsüberlegungen redigieren und zusammenfassen 7.2.4 Schritt 4: Beschreibungsdimensionen entwickeln 7.2.5 Schritt 5: individuelle Planungsüberlegungen explizieren 7.2.6 Schritt 6: Explikation strukturieren 7.2.7 Schritt 7: Planungsverhalten charakterisieren 8 PLANUNGSVERHALTEN MIT DER LERNENDENPERSPEKTIVE BESCHREIBEN 8.1 individuelle Planungsüberlegungen exemplarisch darstellen 8.2 Ausprägungen der Beschreibungsdimensionen (Kategoriensystem) 8.3 Übergeordnete Planungsfiguren charakterisieren 8.4 Analyse der Planungsfiguren auf Probandenebene 9 PLANUNGSVERHALTEN BEWERTEN: PLANUNGSHÜRDEN, -CHANCEN UND IMPLIKATIONEN 9.1 Planungshürde 1: Mit fachlichen Details planen 9.2 Planungshürde 2: Aus der Logik von Vorkenntnissen planen 9.3 Planungshürde 3: Pauschale Lernwirksamkeit annehmen 9.4 Planungshürde 4: Die Lernendenperspektive wird im Planungsprodukt nur undifferenziert berücksichtigt 9.5 Planungshürde 5: Bekannte Ergebnisse Didaktischer Rekonstruktionen zur Neurobiologie bleiben im Planungsprodukt unberücksichtigt 9.6 Zusammenfassung der Planungshürden, -chancen und Implikationen für das MDR-Training 2.0 9.7 Externe Validierung der Planungshürden 10 DISKUSSION DER ZENTRALEN BEFUNDE UND LIMITATIONEN 10.1 Diskussion: Planungsverhalten, Planungshürden und -chancen 10.2 Diskussion: Segmente einer Planung im Sinne des MDR 11 SCHLUSSFOLGERUNGEN FÜR DIE LEHRAMTSAUSBILDUNG 11.1 Tiefergehende Auseinandersetzung mit Lerngegenstand und intendiertem Lernprozess fördern 11.2 Ergebnisse Didaktischer Strukturierungen in multiplen Kontexten anwenden 11.3 Erkenntnisse der Vorstellungsforschung in Curricula von Schulen und Hochschulen implementieren 11.4 Beschreibungsdimensionen des Planungsverhaltens mit der Lerndenperspektive als Diagnosetool für Planungshürden in der Lehramtsausbildung nutzen 11.5 Rolle der Schlussfolgerungen für die zweite Phase der Lehramtsausbildung 12 KRITERIEN GELEITETE REFLEXION DER STUDIE 12.1 Kriterium 1: Intersubjektive Nachvollziehbarkeit und Gegenstandsangemessenheit 12.2 Kriterium 2: empirische Verankerung der Theoriebildung 12.3 Kriterium 3: Kohärenz und Verallgemeinerbarkeit der entwickelten Theorie 12.4 Kriterium 4: Reflektierte Subjektivität 13 DIGITALER ANHANG 14 LITERATUR

Amniotic membrane is applied to the diseased ocular surface to stimulate wound healing and tissue repair, because it releases supportive growth factors and cytokines. These effects fade within about a week after application, necessitating repeated application. Generally, amniotic membrane is fixed with sutures to the ocular surface, but surgical intervention at the inflamed or diseased site can be detrimental. Therefore, we have developed a system for the mounting of amniotic membrane between two rings for application to a diseased ocular surface without surgical intervention (sutureless amniotic membrane transplantation). With this system, AmnioClip, amniotic membrane can be applied like a large contact lens. First prototypes were tested in an experiment on oneself for wearing comfort. The final system was tested on 7 patients in a pilot study. A possible influence of the ring system on the biological effects of amniotic membrane was analyzed by histochemistry and by analyzing the expression of vascular endothelial growth factor-A (VEGF-A), hepatocyte growth factor (HGF), fibroblast growth factor 2 (FGF 2) and pigment epithelium-derived factor (PEDF) from amniotic membranes before and after therapeutic application. The final product, AmnioClip, showed good tolerance and did not impair the biological effects of amniotic membrane. VEGF-A and PEDF mRNA was expressed in amniotic membrane after storage and mounting before transplantation, but was undetectable after a 7-day application period. Consequently, transplantation of amniotic membranes with AmnioClip provides a sutureless and hence improved therapeutic strategy for corneal surface disorders.

The dual role of glycolytic enzymes in cytosol-located metabolic processes and in cell surface-mediated functions with an influence on virulence is described for various micro-organisms. Cell wall-less bacteria of the class Mollicutes including the common human pathogen Mycoplasma pneumoniae possess a reduced genome limiting the repertoire of virulence factors and metabolic pathways. After the initial contact of bacteria with cells of the respiratory epithelium via a specialized complex of adhesins and release of cell-damaging factors, surface-displayed glycolytic enzymes may facilitate the further interac-tion between host and microbe. In this study, we described detection of the four subunits of pyruvate dehydrogenase complex (PDHA-D) among the cytosolic and membrane-associated proteins of M.pneumoniae. Subunits of PDH were cloned, expressed and purified to produce specific polyclonal guinea pig antisera. Using colony blotting, fractionation of total proteins and immunofluorescence experiments, the surface localization of PDHA-C was demonstrated. All pecombinant PDH subunits are able to bind to HeLa cells and human plasminogen. These interactions can be specifically blocked by the corresponding polyclon-al antisera. In addition, an influence of ionic interactions on PDHC-binding to plasminogen as well as of lysine residues on the association of PDHA-D with plasminogen was confirmed. The PDHB subunit was shown to activate plasminogen and the PDHB-plasminogen complex induces degradation of human fibrinogen. Hence, our data indicate that the surface-associated PDH subunits might play a role in the pathogenesis of M.pneumoniae infections by interaction with human plasminogen.

The role of competition in tree communities is increasingly well understood, while little is known about the patterns and mechanisms of the interplay between above- and belowground competition in tree communities. This knowledge, however, is crucial for a better understanding of community dynamics and developing adaptive near-natural management strategies. We assessed neighbourhood interactions in an unmanaged old-growth European beech (Fagus sylvatica) forest by quantifying variation in the intensity of above- (shading) and belowground competition (crowding) among dominant and co-dominant canopy beech trees during tree maturation. Shading had on average a much larger impact on radial growth than crowding and the sensitivity to changes in competitive conditions was lowest for crowding effects. We found that each mode of competition reduced the effect of the other. Increasing crowding reduced the negative effect of shading, and at high levels of shading, crowding actually had a facilitative effect and increased growth. Our study demonstrates that complementarity in above- and belowground processes enable F. sylvatica to alter resource acquisition strategies, thus optimising tree radial growth. As a result, competition seemed to become less important in stands with a high growing stock and tree communities with a long continuity of anthropogenic undisturbed population dynamics. We suggest that growth rates do not exclusively depend on the density of potential competitors at the intraspecific level, but on the conspecific aggregation of large-diameter trees and their functional role for regulating biotic filtering processes. This finding highlights the potential importance of the rarely examined relationship between the spatial aggregation pattern of large-diameter trees and the outcome of neighbourhood interactions, which may be central to community dynamics and the related forest ecosystem services.

DNA repair is essential to maintain genome integrity, and genes with roles in DNA repair are frequently mutated in a variety of human diseases. Repair via homologous recombination typically restores the original DNA sequence without introducing mutations, and a number of genes that are required for homologous recombination DNA double-strand break repair (HR-DSBR) have been identified. However, a systematic analysis of this important DNA repair pathway in mammalian cells has not been reported. Here, we describe a genome-scale endoribonuclease-prepared short interfering RNA (esiRNA) screen for genes involved in DNA double strand break repair. We report 61 genes that influenced the frequency of HR-DSBR and characterize in detail one of the genes that decreased the frequency of HR-DSBR. We show that the gene KIAA0415 encodes a putative helicase that interacts with SPG11 and SPG15, two proteins mutated in hereditary spastic paraplegia (HSP). We identify mutations in HSP patients, discovering KIAA0415/SPG48 as a novel HSP-associated gene, and show that a KIAA0415/SPG48 mutant cell line is more sensitive to DNA damaging drugs. We present the first genome-scale survey of HR-DSBR in mammalian cells providing a dataset that should accelerate the discovery of novel genes with roles in DNA repair and associated medical conditions. The discovery that proteins forming a novel protein complex are required for efficient HR-DSBR and are mutated in patients suffering from HSP suggests a link between HSP and DNA repair.

Köcherfliegenlarven haben eine große Bedeutung im Nahrungsnetz der Bäche und Flüsse. Sie werden als Bioindikatoren für die Einschätzung der Gewässergüte verwendet. In Sachsen wurden bisher 221 Arten Köcherfliegen nachgewiesen. In der Artenliste und Roten Liste sind sie zusammengestellt und bewertet. Die Rote Liste informiert über die Gefährdungssituation der Arten und Lebensräume und stellt eine Grundlage für die Fachplanung im Naturschutz dar. Hiermit liegt eine Erstbearbeitung der Roten Liste der Köcherfliegen vor. Redaktionsschluss: 31.12.2019

Complexity in multi-cellular life arises from the ability of tissues to communicate with each other; tissue cross-talk during development coordinates growth and ultimately gives rise to organs with appropriate form and function. Drosophila larvae use systemic signaling mediated by endocrine factors and hormones to successfully grow and transition through developmental stages. Larvae sense nutrition primarily through the secretion of Drosophila insulinlike peptides (DILPs) 2 and 5 produced in the larval brain. Secreted DILPs bind to receptors in target tissues and activate the insulin/insulin-like signaling (IIS) pathway, which in imaginal tissues like the wing disc regulate adult wing size and cell number. The IIS pathway also directly regulates timing of developmental transitions through the production of the molting hormone ecdysone. Upon nutritional deprivation, growth is repressed but larvae manage to transition to pupal stages. This robust physiological adaptation allows Drosophila to successfully develop when grown on inadequate nutrient sources. However, the role of IIS in development under starvation is not clearly understood. In the first part of the thesis, I show that DILPs 2 and 5 are taken up in the corpora cardiaca (CC). No protein apart from the Drosophila insulin receptor (dInR) has been previously implicated in cellular uptake of DILPs in any tissue. I demonstrate that DILPs bind to non-canonical insulin-binding protein IMPL2 and are endocytosed in a clathrin-dependent manner. The CC produce adipo-kinetic hormone (AKH), a functional analog of glucagon. I show that up-taken DILPs are copackaged with AKH in secretory vesicles. CC is known to secrete AKH upon larval starvation. I find that upon starvation, CC cells also secrete stored DILPs to the prothoracic gland(PG) in a paracrine fashion, through neuronal projections running along the ‘lumen’ of the latter. DILP secretion from CC to PG reveals a novel type of hormonal signaling and provides a mechanism to ensure the insulin-dependent ecdysone production in the PG cells under nutritional deprivation. Based on this mechanism, I propose a model for how successful larval development may be achieved in the absence of sufficient nutrition; the model is further supported by the absence of ecdysone-mediated growth repression during starvation. Rearing temperature affects body size in all ectotherms including Drosophila. Previous work in the lab suggested a role for nutrient-dependent DILPs 2 and 5 in mediating body and tissue size changes with increased rearing temperature. In the second part of my thesis, I demonstrate that temperature does not have an effect on tissue IIS activity. I further show that it is not the absence of DILPs 2 and 5, but the abundance of DILP2 that abrogates temperature-dependent body size change. Upon closer inspection, I find that DILP2 up-regulation increases IIS activity specifically in the PG. I hypothesize that the observed growth inhibition in DILP2 over-expressing larvae might be due to an increase in ecdysone production by the PG cells. In a previously-published study from our group, dietary lipids derived from yeast (compared to those derived from plants) were shown to better facilitate hightemperature survival of Drosophila larvae, and acted by secreting higher levels of DILP2, followed by up-regulation of IIS activity in target tissues. In the third part of my thesis, I demonstrate that neither diet nor DILP2 level dictate larval survival at high temperatures. Using a wing disc explant culture system, I show that dietary lipids do however have an effect on tissue insulin sensitivity.