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Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
The present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Methodische Entwicklungen zur Analyse von O- und N-Phosphorylierungen in Signalnetzwerken mittels Massenspektrometrie
Variations on the Author
“Variations on the Author” discusses two of Eduardo Coutinho’s recent films (Um Dia na Vida, from 2010, and Últimas Conversas, posthumously released in 2015) and their contribution to the general question of documentary authorship. The director’s filmography is characterized by a consistent yet self-effacing form of authorial self-inscription: Coutinho often features as an interviewer that rather than express opinions propels discourses; an interviewer that is good at listening. This mode of self-inscription characterizes him as an author who is not expressive but who is nonetheless markedly present on the screen. In Um Dia na Vida, however, Coutinho is completely absent form the image, while Últimas Conversas, on the contrary, includes a confessional prologue that moves the director from the margins to the center of his films. This article examines the ways in which these works stand out in the filmography of a director who offers new insights into the notion of cinematic authorship
Characterizing mitochondrial signaling networks by quantitative proteomics
Die Mitochondrien der Hefe besitzen über 1000 Proteine, von denen mehr als 99% durch nukleäre DNA und nur der Rest durch mitochondriale DNA kodiert wird. Um das Mitochondrium erreichen zu können, ist eine effiziente Protein-Zell-Signalweiterleitung notwendig, um die Moleküle nicht nur an das Organell selbst, sondern auch an eines der vier Subkompartimente des Mitochondriums korrekt zu adressieren. Mitochondriale Protein-Fehlzuordnung ist mit verschiedenen Krankheiten wie Alzheimer und Parkinson assoziiert. Um den Proteintransport in die Mitochondrien besser zu verstehen, wurde ein wichtiger Komplex namens Mitochondrial Processing Peptidase (MPP) gestört, um die proteomische Dynamik unter diesen Bedingungen zu untersuchen. Die MPP ist notwendig, um Proteine fertig zu stellen, die nukleär codiert sind und die innere Membran oder die Matrix der Mitochondrien als Ziel haben. Mit einem funktional eingeschränktem MPP war es möglich, Proteine, die diesem Weg folgen, sicher zuzuordnen und die Lokalisierung dieser Proteine in einem Subkompartiment zu bestimmen. Da auch Phosphorylierungen eine wichtige Rolle bei der zellulären Signalübertragung spielen, wurde das Phosphoproteom untersucht, was mögliche Phosphorylierungsstellen, die am zellulären Wachstum von Hefe beteiligt sind, offenbarte. Mit dem Ziel die (Phospho-)Proteomabdeckung der mitochondrialen Proben [HG-1] zu erhöhen, wurde eine neue Methode der Bottom-up Proteomik entwickelt, da die klassische Methode durch Lücken in der Proteomabdeckung die Möglichkeit reduzierte, dynamische biologische Systeme zu verstehen. Subtilisin wurde aufgrund seiner breiten Schnittstellen-Spezifität als proteolytisches Enzym ausgewählt, was die Wahrscheinlichkeit erhöhte, verborgene Bereiche des (Phospho-)Proteoms zu enthüllen. In der Tat war es mit Subtilisin möglich, die Proteomabdeckung zu erhöhen und Phosphorylierungsstellen zu erreichen, die noch nicht mit herkömmlichen proteolytischen Enzymen abgedeckt waren. Subtilisin wurde weiter untersucht und die Kompatibilität mit Label-Techniken (TMT, iTRAQ und label-free) und In-depth Proteomik-Untersuchungen wurde bestätigt, wobei Subtilisin sich als ein leistungsfähiges Werkzeug erwies, um dynamische Systeme in Mitochondrien und zelluläre Signalweiterleitung besser zu verstehen
Appropriate Similarity Measures for Author Cocitation Analysis
We provide a number of new insights into the methodological discussion about author cocitation analysis. We first argue that the use of the Pearson correlation for measuring the similarity between authors’ cocitation profiles is not very satisfactory. We then discuss what kind of similarity measures may be used as an alternative to the Pearson correlation. We consider three similarity measures in particular. One is the well-known cosine. The other two similarity measures have not been used before in the bibliometric literature. Finally, we show by means of an example that our findings have a high practical relevance.information science;Pearson correlation;cosine;similarity measure;author cocitation analysis
Molecular biological elucidation of late tropane alkaloid biosynthesis
Tropane alkaloids (TA) are important and valuable secondary plant metabolites which occur in the families of Solanaceae, Erythroxylaceae, as well as Convolvulaceae, Moraceae, and Brassicaceae. These plant families produce the TAs hyoscyamine and scopolamine, cocaine, or calystegines, respectively. Due to the medicinal and pharmacological properties of hyoscyamine, scopolamine and cocaine, TA containing plants have been used for thousands of years. Even today, many drugs are derived from TAs
and are used in the treatment of various diseases. Of the TAs, scopolamine is the most in demand due to its pharmacological effects and legal status. The market supply of scopolamine is still met by conventional field cultivation of Duboisia hybrids. Climate change is resulting in less-stable growth conditions for traditional farming, which limits the reliability of agricultural yields and has warranted investigation of alternative TA production processes. One proposed approach is to transfer biosynthesis into biotechnological host which would enable TA production in containable and scalable fermentative infrastructure using low-cost compounds like tropine and phenyllactic acid.
All TA production approaches require profound knowledge of the biochemical pathways. To date, these pathways have not been fully elucidated, which limits their greater biotechnological application. This thesis seeks to increase the fundamental understanding of the molecular processes of the late stages of TA biosynthesis.
This thesis deals with the TA biosynthesis in Duboisia plants which is highly specialized and specifically localized. The spatial distribution of TA in planta, the expression of genes involved in the biosynthesis and the TA pattern during plant development are investigated and described. Moreover, it presents investigations towards identification of the littorine synthase, a currently unknown key enzyme in TA biosynthesis.
The results of this research add to our understanding of TA biosynthesis and provides important insights for the future development of alternative bio-production processes
Highly sensitive global phosphorylation analysis of complex biological samples using ERLIC in conjunction with LC-MS
With the advent of mass spectrometry online coupled to liquid chromatography (LC-MS) as high-content-screening method for proteomes and phosphoproteomes of complex biological samples, quantification of thousands to ten thousands of proteins and protein phosphorylation events became possible. Whereas deep proteome analyses can nowadays be conducted with comparably low sample amounts < 50 µg (100,000 HeLa cells), deep phosphoproteomics still requires ~100-times more starting material to reach an appreciable depth. This is not only attributed to the sub-stoichiometric nature of protein phosphorylation events, but also to poor analyte recovery during sample processing – a critical problem for application in clinical and biomedical research, which is often restricted in sample material.
The present work demonstrates the advantages of electrostatic repulsion-hydrophilic interaction chromatography (ERLIC) for phosphoproteomics with low sample amounts in the µg-range. ERLIC proved to allow for highly efficient phosphopeptide enrichment from proteolytic digests with trypsin or subtilisin (which proved superior for covering proline rich regions) and to exhibit 1.7-fold higher analyte recovery compared to the widely used TiO2-affinity enrichment. Unlike TiO2, which exhibits poor recovery for a substantial fraction of analytes, ERLIC does not alter the phosphopeptide stoichiometry. It further outperformed TiO2 in the detection of significantly regulated phosphorylation events (by means of p-values) from aliquots of a biological sample, namely cytomegalovirus (CMV) infected fibroblasts, but at the expense of increased LC-MS analysis time. In addition, ERLIC in conjunction with SIL-peptides and targeted LC-MS enabled the detection of a significant 3.5-fold downregulation of Ser125 phosphorylation on EGLN 1 (HIF1α-mediated hypoxia response) in cancerous tissue of ten colon cancer patients.
In the second part, ERLIC was exploited for time-resolved deep proteomics and phosphoproteomics with minute amounts of murid cytomegalovirus (MCMV-) infected mouse fibroblasts (120 µg). MCMV serves as mouse model for human CMV (HCMV) infection, which is a major death cause of immunocompromised individuals and connected to sever neurological impairments of infants. The resulting dataset provided deep insight into the expression dynamics of 95 viral proteins and 142 viral protein phosphorylation events. 63 viral proteins were quantified with complete time-courses and classified according to expression profiles, which substantially differed from the traditional classification. Hierarchical clustering, functional enrichment analysis and pathway mapping of 6,618 mouse proteins and 2,311 phosphopeptides (complete time courses) revealed tremendous manipulation of the host cell. Reorganization of the host cell comprised (I) systematic shutdown of MAPK and TNFα signalling, DNA replication and programmed cell-death in parallel to (II) extensive upregulation of cellular resources for splicing, protein synthesis and vesicular transport to enable efficient viral replication. Subsequent comparison with published datasets on HCMV revealed a high degree of similarity on the level of cellular functions. However, the underlying molecular mechanisms significantly differed such as the fine-tuning of MAPK signalling shutdown, suppression of protease-mediated apoptosis and manipulation of cell cycle proteins including DNA replication. Hence, the results underscore the value of MCMV as mouse model for HCMV, but also unveiled pathways, which do not allow a transfer of findings.
In summary, this work successfully demonstrates the strength of ERLIC as tool for sensitive phosphoproteomics and its successful application to study viral infection in fibroblast cells with low sample amounts in the µg-range.Mit dem Einzug der Flüssigchromatographie mit Massenspektrometrie-Kopplung (LC-MS) als High-Content-Screening-Methode für die Proteom- und Phosphoproteomanalyse komplexer biologischer Proben ist eine Quantifizierung von Tausend oder Zehntausend Proteinen und Proteinphosphorylierungen möglich geworden. Während umfassende Proteomanalysen mit vergleichsweise geringen Probenmengen < 50 µg (100,000 HeLa Zellen) durchgeführt werden können, wird für eine umfassende Phosphoproteomanalyse immer noch ~100-mal mehr benötigt – nicht nur wegen der substöchiometrischen Natur der Proteinphosphorylierungen, sondern auch wegen der schlechten Wiederfindungsrate der Analyten in der Probenvorbereitung. Dies ist ein wesentliches Problem für die Anwendung in der klinischen und biomedizinischen Forschung, welche oft mit niedrigen Probenmengen durchgeführt wird.
Der erste Teil dieser Arbeit zeigt die Vorteile der Elektrostatische Repulsions-Hydrophile Interaktions-Chromatographie (ERLIC) für die Phosphoproteomanalysen mit geringen Probenmengen. Durch eine Reihe methodischer Experimente wurde gezeigt, dass ERLIC eine effiziente Anreicherung von Phosphopeptiden aus proteolytischen Verdauen mit Trypsin oder auch Subtilisin (welches nachweislich prolinreiche Regionen besser abdeckt) ermöglicht und eine 1,7-fach verbesserte Wiederfindungsrate aufweist als die vielverwendete TiO2-Affinitätsanreicherung. Im Gegensatz zu TiO2, welches für einen wesentlichen Teil an Analyten schlechte Wiederfindungsraten zeigt, bleibt die Stöchiometrie der Analyten bei ERLIC unverändert. Weiterhin ermöglicht ERLIC (im Vergleich zu TiO2) eine verbesserte Detektion differentiell regulierter Proteinphosphorylierungen, was mit identischen Aliquots einer biologischen Probe gezeigt wurde, nämlich Cytomegalovirus- (CMV-) infizierter Fibroblastenzellen aber auf Kosten höherer LC-MS Analysezeiten. Ebenfalls erlaubte ERLIC die gezielte Anreicherung eines spezifischen Phosphopeptids aus gesundem und erkranktem Gewebe von zehn Kolonkarzinompatienten. Dabei wurde unter Verwendung von SIL-Peptiden und targeted LC-MS eine signifikante, 3,5 fache Verringerung der Ser125 Phosphorylierung an EGLN-1 im Krebsgewebe nachgewiesen.
Im zweiten Teil wurde mittels ERLIC eine umfassende und zeitaufgelöste Analyse des Proteoms und Phosphoproteoms mit geringen Mengen (120 µg) mauscytomegalovirus- (MCMV-) infizierter Fibroblasten durchgeführt – dabei handelt es sich um das Mausmodell für das humane CMV (HCMV), welches eine Haupttodesursache für immunsupprimierte Menschen ist und schwere Geburtsschäden an Neugeborenen hervorruft. Der Datensatz gibt tiefe Einblicke in die Dynamik der Expression 95 viraler Proteine und 142 viral Proteinphosphorylierung. Für 63 virale Proteine wurde ein vollständiges Expressionsprofil erstellt, was eine Klassifizierung ermöglichte, die sich wesentlich von der traditionellen Klassifizierung unterscheidet. Hierarchische Clustering-, Functional Enrichment- und Pathway-Analysen von 6,618 mouse proteinen und 2,311 phosphopeptiden (vollständiges Zeitprofil) deckten eine erhebliche Manipulation der Wirtszelle auf. Diese umfasst (I) die Unterdrückung des MAPK- und TNFα- Signalwegs, der DNA-Replikation und den programmierten Zelltod, parallel zur (II) Hochregulation zellulärer Ressourcen für das Spleißen, die Proteinsynthese und den intrazellulären Transport um eine effiziente Virusreplikation zu ermöglichen. Ein Vergleich mit publizierten Daten zu HCMV-infektion zeigte, dass die Manipulationen auf Ebene der Zellfunktionen sehr ähnlich sind, aber dass es auf molekular Ebene wesentliche Unterschiede gibt, wie bei der Feinabstimmung der MAPK-Signalunterdrückung, der Unterdrückung Protease-abhängiger Apoptose und der Manipulation von Proteinen des Zellzyklus und der DNA-Replikation. Die Ergebnisse unterstreichen somit den Wert von MCMV als Mausmodell für HCMV, deuten aber auch auf Signal- und Stoffwechselwege, die keinen direkten Erkenntnistransfer erlauben.
Zusammengefasst: Die Arbeit demonstriert die Vorteile von ERLIC für die sensitive Phosphoproteomanalyse und ihren Einsatz zur Analyse viraler Infektion in Fibroblastenzellen mit geringen Probenmenge im µg-Bereich
Analyse des Proteinimports durch die äußere mitochondriale Membran von Saccharomyces cerevisiae
Massenspektrometrische Charakterisierung von Phosphorylierungsstellen in mitochondrialen Membranen und Membran/Protein-Komplexen
This thesis represents a qualitative and quantitative phosphorylation analysis on mitochondrial proteins of the OM (engl. Outer Membrane) and of membrane/proteincomplexes. After enrichment by IEF, SCX, ERLIC and TiO2 as well as combinations of these methods all together 126 phosphopeptides were detected in mitochondria of Saccharomyces cerevisiae. Beside numerous peptides of OM-proteins 25 phosphosites of the TOM complex, 16 previously undetected, were found amongst. By optimization of loading and elution conditions of tianiumdioxid enrichment phosphosites could also be identified in mitochondria of different mouse organs and in human mitochondria. Out of 66 phosphopeptides characterized in mouse mitochondria solely the three phosphopeptides K.IEDVGpSDEEDDSGKDK.K (Hsp90ab1), R.YGMGTpSVER.A (Pdha1) and M.*AAAVAAAGAGEPLpSPEELLPK.A (Tom22, * = N-terminal acetylation) were found in all organs. The majority of phosphopeptides was only detected in one of the four organs - thereby 25 phosphosites were provided by kidney, followed by heart with 11 and brain/liver with 7 phosphorylated peptides each. In human mitochondria 21 phosphosites were identified, among them phosphopeptides of Tom22 and Tom70. Comparison of the TOM proteins Tom22 and Tom70 through yeast, mouse and human partly showed homologous phosphorylation patterns, leading to potential similar regulation by (de-) phosphorylation. By various enrichment strategies linked to quantification by SILAC differences in the phosphoproteome of yeast strains of CK2 wildtyp and temperature sensitive CK2 mutant could be demonstrated. Alternatively, two labelfree procedures for differential phosphopeptid analysis were presented and proven for their practicability by yeast mitochondria. Especially using synthetic (phospho) peptides and scheduled SRMs turned out to be a very sensitive and reproducible quantitaion method
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