In this dissertation, I contribute to three strands of the environmental economics literature: (1) regulation of air pollution from stationary sources, (2) interaction between behavioral biases and consumer demand for energy, and (3) long-term distributional outcomes of policies that seek to mitigate climate damages from the housing sector.

The first paper looks at how environmental regulations work in practice -- assessing ex-post the causal consequences of a specific policy, the Large Combustion Plant Directive. The Large Combustion Plant Directive was a key policy instrument to limit air pollution from power stations in the European Union. The Directive set limits on emissions of harmful sulfur dioxide, nitrogen oxide and particle dust from combustion plants with total capacity of at least 50 MWth. A fundamental empirical problem is to create a valid counterfactual, to understand what would have happened in the absence of such a regulation. As is the case with most command and control policies, all plants fell under regulation, but the stringency was vintage-differentiated. More crucially, a group of plants chose to opt-out of emissions performance standards but were instead required to gradually cease operations. I exploit the structure of the directive to construct valid control groups to assess the effectiveness of emission performance standards. Evidence from this empirical study suggests that EU-wide emission performance standards, when sufficiently stringent, are an effective instrument for pollution abatement at the plant stack-level. However, the regulation was not ambitious enough and in fact allowed business-as-usual operations for some of the most carbon-intensive power plants operating in the European Union.

In the second paper, I exploit a large-scale natural experiment in utility billing cycles at the building level to identify the salience effect of costs on energy consumption. By exploiting variation in billing cycles, I find new evidence for consumer inattention to energy costs: consumers that are billed for heating during off-winter months demand more heat energy annually. Results show that households are paying attention to their heating costs in the first three months of the 12-month billing period. As a result, bills immediately before the winter heating season are most effective, allowing ample opportunity to adjust consumption. I show that salience bias in annual heat energy demand is persistent and pervasive -- affecting households in all regions and building/technology type. Enduring differences in consumer inattention to energy costs led to significantly higher heating expenditures for buildings treated with summer billing cycles. Differences in efficiency investments across billing cycles highlight that, at least for multi-apartment buildings, owners of buildings did invest towards closing any perceived energy-efficiency gaps, which were driven by consumer misoptimization by tenants, treated with low salience of energy bills. In the third paper, which is joint work with Andrew Hobbs, we examine the effect of temperature on residential heat demand and the spatial distribution of energy (in)efficient buildings in Germany. To uncover the underlying thermal efficiency of buildings, we estimate the causal response of building-level heat demand to variability in heating degree days. We examine heterogeneity in temperature response using both standard econometrics and causal forests to identify differences in energy-efficiency between buildings and regions. Without making any functional form assumptions, we are able to account for observable and unobservable characteristics that are likely drivers of the realized energy-efficiency outcomes. Results show that the distribution of energy-efficiency is not equitable in the West of Germany, with buildings located in Bavaria and Baden Wuerttemberg attaining the best energy performance standards nationwide. Compared to the West, the East of Germany is home to a significantly higher share of older buildings that were not subject to building codes. Notwithstanding, they perform better than the West counterpart, likely as a result of large investments in retrofitting post-reunification. We highlight that the highest untapped potential for gains in energy-efficiency is located in the North-West of Germany.

Randomness is an intrinsic feature of quantum theory. The outcome of any measurement will be random, sampled from a probability distribution that is defined by the measured quantum state. The task of sampling from a prescribed probability distribution therefore seems to be a natural technological application of quantum devices. And indeed, certain random sampling tasks have been proposed to experimentally demonstrate the speedup of quantum over classical computation, so-called “quantum computational supremacy”.

In the research presented in this thesis, I investigate the complexity-theoretic and physical foundations of quantum sampling algorithms. Using the theory of computational complexity, I assess the computational power of natural quantum simulators and close loopholes in the complexity-theoretic argument for the classical intractability of quantum samplers (Part I). In particular, I prove anticoncentration for quantum circuit families that give rise to a 2-design and review methods for proving average-case hardness. I present quantum random sampling schemes that are tailored to large-scale quantum simulation hardware but at the same time rise up to the highest standard in terms of their complexity-theoretic underpinning. Using methods from property testing and quantum system identification, I shed light on the question, how and under which conditions quantum sampling devices can be tested or verified in regimes that are not simulable on classical computers (Part II). I present a no-go result that prevents efficient verification of quantum random sampling schemes as well as approaches using which this no-go result can be circumvented. In particular, I develop fully efficient verification protocols in what I call the measurement-device-dependent scenario in which single-qubit measurements are assumed to function with high accuracy. Finally, I try to understand the physical mechanisms governing the computational boundary between classical and quantum computing devices by challenging their computational power using tools from computational physics and the theory of computational complexity (Part III). I develop efficiently computable measures of the infamous Monte Carlo sign problem and assess those measures both in terms of their practicability as a tool for alleviating or easing the sign problem and the computational complexity of this task.

An overarching theme of the thesis is the quantum sign problem which arises due to destructive interference between paths – an intrinsically quantum effect. The (non-)existence of a sign problem takes on the role as a criterion which delineates the boundary between classical and quantum computing devices. I begin the thesis by identifying the quantum sign problem as a root of the computational intractability of quantum output probabilities. It turns out that the intricate structure of the probability distributions the sign problem gives rise to, prohibits their verification from few samples. In an ironic twist, I show that assessing the intrinsic sign problem of a quantum system is again an intractable problem.

Debugging ist ein Schlüsselproblem des Informatikunterrichts: Programmierfehler zu finden und zu beheben stellt für Schülerinnen und Schüler ein erhebliches Hindernis beim Programmierenlernen dar und ist eine große Quelle für Frustration. Gleichzeitig stehen aber auch die Lehrkräfte vor der enormen Herausforderung, allen Lernenden gleichzeitig gerecht zu werden. Nichtsdestotrotz fehlt es bisher an informatikdidaktischer Forschung, die sich diesem gravierenden schulpraktischen Problem annimmt.

In dieser Arbeit wird gemäß dem Forschungsformat der didaktischen Rekonstruktion der Prozess Debugging aus informatikdidaktischer Sicht aufgearbeitet. Dazu werden zunächst im Zuge der fachlichen Klärung vier Fähigkeiten identifiziert, die Schülerinnen und Schüler für selbstständiges Debugging benötigen: Die Anwendung eines systematischen Debuggingvorgehens, die Anwendung von Debuggingstrategien, die Verwendung von Heuristiken und Mustern für typische Fehler sowie von Werkzeugen. Das daraus resultierende Modell der Debuggingfähigkeiten für Novizen stellt damit die inhaltliche Basis für die Vermittlung von Debugging dar. Weiterhin wird die Perspektive der Lehrkräfte untersucht und analysiert, mit welchen Herausforderungen diese beim Debuggen im Unterricht konfrontiert sind und wie sie mit diesen umgehen. Die Lehrkräfte berichten dabei von großen Schwierigkeiten aufgrund mangelnder Selbstständigkeit der Schülerinnen und Schüler bei der Fehlerbehebung. Außerdem unterrichten sie Debugging kaum explizit, da es ihnen an Zeit, Konzepten und Materialien fehlt. Aus ihren Erfahrungen können weiterhin Gestaltungshinweise abgeleitet werden, wie etwa, dass Debugging nicht "auf Vorrat", sondern bei Bedarf unterrichtet und dabei die Selbstständigkeit der Lernenden auch aktiv eingefordert werden sollte. Darüber hinaus werden gesellschaftliche Ansprüche des Debugging untersucht und drei mögliche Beiträge zur Allgemeinbildung identifiziert: Zur Erklärung des Phänomens "fehlerhafte Software" aus der Lebenswelt, bezüglich des Lernens aus Fehlern sowie als Herangehensweise des Computational Thinking für Troubleshooting im Alltag. Daneben werden hinsichtlich der Perspektive der Lernenden Debugging-Lernvoraussetzungen von Schülerinnen und Schülern anhand ihres Vorgehens beim Troubleshooten erhoben, die deren Debuggingvorgehen beeinflussen. So wenden die Lernenden zwar ein systematisches Vorgehen für das Troubleshooten an und beziehen bisherige Erfahrungen und Muster für typische Fehler mit in diesen Prozess ein, haben aber insbesondere Probleme mit dem Aufstellen von (Alternativ-)Hypothesen oder dem Rückgängigmachen von erfolglosen Änderungen. Weiterhin haben sie Schwierigkeiten mit der Anwendung von Strategien wie dem Testen oder einer topographischen Suche, die entsprechend im Informatikunterricht adressiert werden müssen.

Auf dieser Basis werden zehn Gestaltungskriterien für Konzepte und Materialien für das Debugging im Unterricht entwickelt sowie ein konkretes integratives Unterrichtskonzept für den Informatikunterricht entworfen. Die Wirksamkeit der expliziten Vermittlung von Debugging wird anhand des Unterrichtskonzepts empirisch validiert: Die Ergebnisse zeigen dabei die Bedeutung eines systematischen Vorgehens als Grundlage für erfolgreiches Debugging für Novizen auf und verdichten empirisch die These, dass Debugging explizit vermittelt werden sollte. Abschließend wird die Praxiswirksamkeit der Ergebnisse die Gestaltung einer Fortbildung untersucht und bezüglich des Transfers in die Unterrichtspraxis evaluiert. Dabei zeigt sich, dass die professionelle Kompetenz der Lehrkräfte sowie der Stellenwert des Themas Debugging für ihren Unterricht gestiegen ist. Außerdem versuchen sie, eine positive Fehlerkultur im Unterricht zu etablieren, und adaptieren und erweitern dazu die Fortbildungsinhalte.

Zusammenfassend legt diese Arbeit damit die theoretische Grundlage für die Vermittlung von Debugging im Unterricht, indem relevante Debuggingfähigkeiten, unterrichtspraktische Anforderungen und Lernvoraussetzungen identifiziert werden. Darüber hinaus geben die Gestaltungskriterien sowie das evaluierte Unterrichtskonzept eine praxiswirksame Antwort auf die Frage, wie Debugging im Unterricht vermittelt werden kann. Neben diesen inhaltlichen Beiträgen werden im Rahmen dieser Arbeit zudem zwei methodische Beiträge geleistet. So wird einerseits ein Instrument zur Messung von Debuggingleistung und andererseits ein innovativer methodischer Ansatz zur Untersuchung von Troubleshooting-Vorgehensweisen entwickelt.

Francisella tularensis (Ft) ist ein gramnegatives, fakultativ-intrazelluläres Pathogen, welches die Tularämie beim Menschen und bei einer großen Anzahl von Tieren auslösen kann. In Deutschland ist ausschließlich die Ft Subspezies holarctica (Fth) für Infektionen im Menschen verantwortlich. Der Hauptvirulenzfaktor, die Francisella Pathogenitätsinsel (FPI), kodiert für ein Typ-VI-Sekretionssystem (T6SS) und ist für das Verlassen des Phagosoms und somit für die intrazelluläre Replikation verantwortlich. IglC und VgrG sind wichtige strukturelle Komponenten des T6SS, werden aber auch in Kulturüberständen nachgewiesen. VgrG scheint zudem auch eine Effektorfunktion wahrzunehmen. Deletionen von iglC und vgrG führen zur eingeschränkten T6SS-Funktionalität und damit zum intrazellulären Replikationsdefekt sowie zur Avirulenz der Deletionsmutanten. Kürzlich wurde ein aquatisches Francisella Umweltisolat in Deutschland gefunden, welches nicht zu Ft gehört. Das Francisella W12-1067 Isolat (F-W12) ist mit aquatischen Allofrancisella Stämmen aus China nah verwandt. F-W12 verfügt nicht über die FPI, dennoch konnten in silico putative Francisella Virulenzfaktoren und FPI-ähnliche Genominseln identifiziert werden, die für ein alternatives T6SS kodieren könnten. Im Rahmen dieser Arbeit wurde versucht das von F-W12 ausgehende Pathogenitätsrisiko besser zu verstehen. Trotz fehlender intrazellulärer Replikation war der F-W12 Stamm in der Lage in Makrophagen, Alveolarepithelzellen, Acanthamoeba lenticulata und im humanen Lungengewebe zu persistieren. Während der intrazellulären Persistenz-Phase scheint F-W12 das Phagosom in den Makrophagen nicht zu verlassen und verhält sich damit wie eine natürliche Francisella T6SS-Deletionsmutante. Die Untersuchungen zu den FPI-ähnlichen Genominseln in F-W12 zeigten, dass hier Genprodukte mit Homologien zu Proteinen einer anderen FPI-ähnlichen, aber noch wenig verstandenen Genominsel von Francisella novicida kodieren. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die F-W12 Homologen von Francisella IglC und VgrG exprimiert und sekretiert werden. Darüber hinaus konnte, wie bereits für VgrG von Francisella bekannt, die Bildung von VgrGW12-Multimeren nachgewiesen werden. Zur weiteren Risikoabschätzung des F-W12 Stammes wurden mithilfe des „Scatterscreens“ experimentell Faktoren bestimmt, die in der F-W12-Amöben-Interaktion involviert sind. Der Scatterscreen wurde ursprünglich für die Identifikation von Virulenzgenen in einer Legionella Transposon-Mutantenbank mithilfe von Amöben entwickelt. In dieser Arbeit wurden unter der Verwendung von A. lenticulata 29 putative Gene für die Francisella-Amöben-Interaktion identifiziert. Dabei konnten bereits für Francisella beschriebene Virulenzfaktoren (relA, galU, glpD), Virulenzgene anderer Bakterien (ftsH, mlaA, mlaD) sowie F-W12-spezifische Faktoren gefunden werden. Demzufolge verdeutlichen die Ergebnisse dieser Arbeit, dass eine Pathogenität des F-W12 Stammes nicht grundsätzlich ausgeschlossen werden kann. Durch die Transposon-Insertion wurde beim Scatterklon #50 die Glucokinase (glk) inaktiviert. Mithilfe von [U-13C6]-Markierungsversuchen konnte gezeigt werden, dass glk für die Verwertung von Glucose in F-W12 essentiell ist. Eine glk-Inaktivierung führte zum reduzierten in vitro Wachstum, welches durch die trans Komplementation mit glk wieder aufgehoben werden konnte. Des Weiteren wurde in silico ein putatives Gencluster des Myo-Inositol-Stoffwechsels im F-W12 Stamm gefunden. Es konnte experimentell gezeigt werden, dass Myo-Inositol als Energie- und Kohlenstoffquelle zum Wachstum im Wildtyp F-W12 verwendet wird. Im Gegensatz dazu konnte eine Deletionsmutante des Genclusters das Myo-Inositol nicht nutzen. Dieser Effekt war mithilfe der trans Komplementation des Gencluster komplementierbar. Zusätzlich konnte der Umsatz von 2H6-Myo-Inositol durch Markierungsversuche bestätigt werden. Als weiterführende Analyse der Francisella Virulenz wurde im Rahmen dieser Arbeit ein ex vivo Lungeninfektionsmodell etabliert, welches es ermöglicht in einem komplexen 3D-System, die Replikation von verschiedenen Francisella Isolaten zu untersuchen. Dabei wurde der attenuierte Phänotyp des Fth Impfstammes gegenüber einem Fth Wildtypisolat erkennbar. Somit bot das ex vivo Lungeninfektionsmodell einen Vorteil gegenüber in vitro Infektionsmodellen, da in vitro der attenuierte Phänotyp generell nicht sichtbar wird. Die molekularepidemiologischen Untersuchungen der Genome von 23 Fth Isolate aus den Jahren 2016 - 2019 offenbarten eine relativ große Fth Stammvielfalt innerhalb Deutschlands. Es wurden Vertreter beider in Europa verbreiteter phylogenetischer Kladen gefunden (B.6 und B.12). Des Weiteren war es möglich in Rahmen dieser Arbeit einen ungewöhnlichen Tularämie-Ausbruch bei einer Weintraubenlese in Deutschland zu untersuchen. Hierbei konnte die DNA des Fth-Ausbruchsstamms klassifiziert und die potentielle Kontaminationsquelle (Waldmaus) identifiziert werden.

Der landwirtschaftliche Strukturwandel in Deutschland beinhaltet eine tendenzielle Entwicklung von milchproduzierenden Betrieben zu steigender Tierzahl und höherer Milchleistung sowie zu mehr Spezialisierung und größerem Fachwissen der Landwirte. Dieser Fortschritt wirkt sich auch auf angrenzende Wirtschaftszweige der Landwirtschaft aus, wie zum Beispiel auf die Veterinärmedizin. Tierärzte wurden seit jeher für die Tiergesundheit auf landwirtschaftlichen Betrieben zu Rate gezogen, jedoch wird von vielen Quellen beschrieben, dass Nutztierveterinäre immer weniger zu kurativen Notfällen als zu beratenden Aspekten benötigt werden. Diese Beraterposition birgt mögliche Konkurrenzsituationen zu dem Fachwissen der Landwirte selbst und externen Fachberatern, außerdem stellt sie das bisherige Ausbildungsprogramm junger Tierärzte infrage.

Ziel dieser Studie ist es zu ermitteln, für welche Aspekte milchliefernde Landwirte der Bundesrepublik Deutschland Tierärzte derzeit benötigen und wie sie den Bedarf an tierärztlicher Tätigkeit in zehn Jahren einschätzen.

Durchgeführt wurde eine online-Umfrage von Anfang Oktober bis Ende November 2018, die über verschiedene Vereine, Verbände, Landwirtschaftskammern und Zeitschriften den Landwirten zugänglich gemacht wurde. In der Umfrage werden die Teilnehmer überwiegend nach Charakteristika und Leistungen eines für sie idealen Tierarztes in der heutigen Zeit und in der Zukunft befragt. Die Ergebnisse der 1053 teilgenommenen Landwirte werden mittels MS Excel und SPSS Statistik-Programm analysiert und Unterschiede zwischen den Resultaten mit Chi-Quadrat-Tests auf Signifikanzen überprüft. Die Probanden werden nach verschiedenen Kriterien in Gruppen eingeteilt: Bis zu 30 Jahre alte Teilnehmer werden als junge Landwirte bezeichnet, deren Antworten für die Fragestellung der zukünftigen tierärztlichen Tätigkeiten von besonderer Relevanz sind. Betriebe, die eine Milchleistung von über 10.000 kg angeben und über 500 Kühe halten, bilden die Gruppe der progressiven Betriebe, die im Rahmen des Strukturwandels den Betrieb der Zukunft darstellen. Des Weiteren werden die Teilnehmer nach Standort ihres Betriebes in die Regionen Nord-West, Ost und Süd gegliedert, um regionale Tendenzen ausmachen zu können.

Die Mehrheit der Befragten bewertet es als wichtig, dass eine ideale Tierarztpraxis rund um die Uhr für Notfälle erreichbar ist (83%), eine kurzfristige Medikamentenabgabe ermöglicht (82%), Fachtierärzte für Rinder beschäftigt (78%) und auf Milchrinder spezialisiert ist (73%). Mit dem tiermedizinischen Leistungsangebot ihrer Region zeigen sich 63% der Landwirte zufrieden. Ein idealer Tierarzt sollte ein verlässlicher Partner in schwierigen Zeiten sein (89%), sich Zeit für Diskussionen und Gespräche nehmen (84%) und eine Fachtierarztausbildung für Rinder absolviert haben (67%). In Zukunft wird für 71% der teilnehmenden Landwirte der Tierarzt als verlässlicher Partner und für 63% der Fachtierarzt für Rinder an Bedeutung zunehmen. Dass die Landwirte Medikamente zur eigenständigen Behandlungsfortführung erhalten, ist 85% von ihnen wichtig.

Acht der zehn erfragten kurativen tierärztlichen Leistungen sind für mehr als die Hälfte der Teilnehmer wichtig, sowohl Notfallmaßnahmen wie das Beheben von Geburtskomplikationen (89%) und das Durchführen von Operationen (88%), als auch Routineleistungen wie die Behandlungen von Milchfieber (69%) oder Mastitiden (68%). Keine der Leistungen wird in der Zukunft für die Mehrzahl der Teilnehmer an Wichtigkeit gewinnen. Tendenziell wird die kurative tierärztliche Arbeit von Landwirten, die an einer ITB teilnahmen oder daran Interesse zeigen, wichtiger bewertet.

An einer ITB nehmen 50% der Landwirte teil und von denjenigen, die nicht teilnehmen, bekunden aber 55% Interesse. Fünf der neun erfragten möglichen Leistungen in der ITB werden von der Mehrheit der Teilnehmer als wichtig bewertet – vor Allem das Erkennen und Bekämpfen subklinischer Erkrankungen (72%) und die Tiergesundheitsprophylaxe (70%). In Zukunft wird hauptsächlich die Tiergesundheitsprophylaxe (62%) und die Fruchtbarkeitsberatung (54%) an Bedeutung zunehmen.

Im Falle eines neuen Herdenproblems ist den Teilnehmern das Beraten mit ihrem Tierarzt (84%), das selbständige Auswerten von Herdendaten (59%) und das Beraten mit einem entsprechenden Fachberater (57%) am wichtigsten. Besteht ein Herdenproblem schon über einen langen Zeitraum, so bewerten 73% der Landwirte das Beraten mit ihrem Tierarzt, 60% das Beraten mit dem Fachberater und 51% das eigenständige Auswerten von Herdendaten als bedeutsam.

Die Mehrzahl der Landwirte sieht Gründe für eine Reduktion tierärztlicher Bedeutung in einem besseren Management, das Krankheitsfälle verhindern (67%) und in einer besseren technischen Ausstattung, die Krankheitsanzeichen früher erkennen wird (62%).

Unseren Ergebnissen nach genießt der Tierarzt unter deutschen Landwirten ein hohes Ansehen. Sowohl kurative als auch beratende Tätigkeiten werden als sehr bedeutsam eingestuft. Die kurativen Leistungen verlieren zukünftig nicht an Relevanz, aber vermutlich an Frequenz. Die Beratungsthemen werden sich überwiegend auf Tiergesundheitsaspekte beschränken. Insbesondere zwischen den Regionen zeigen sich große Unterschiede in den Bewertungen der tierärztlichen Leistungen. Die ITB stellt ein wirksames Instrument dar, Landwirte kurativ und beratend zu binden und eine langfristige Zusammenarbeit zu sichern. Ziel sollte die fachliche Qualifizierung und Spezialisierung von Tierärzten sein, um den stetig steigenden Ansprüchen der Klienten gerecht zu werden.

Even though the eruption of Shakespeare’s Hamlet in everyday performative situations, Verities, and the Variable theatrical performative world is common, understood, and accepted over the centuries, the reasons for its return are not fully explored. Deciphering the mechanisms through which it has survived provide a good model for sprouting the contemporary theater of Pakistan. An overview or ‘thinking’ of its semiotic renditions into variegated forms, without analysis based on discrimination, helps in focusing upon some of the essentials that enable the performance text to survive through times. My work involves one such analysis. The objective of this study was to examine two questions: first, why does Hamlet constantly return in the contemporary performance? Second, is there a similar text, character or situation, in Pakistan through which we can structure the performance art of the country? To examine these questions, I explored the literary and performance texts of Hamlet as well as the literary theory, especially Affect Theory and Performance Philosophy. This study displayed a connection between history, culture, affect, and audience. In fact, I could link the Traditional Punjabi Performers of ‘Vaar’ or folk ballads with the performers affected by the strong history and culture based affective field of Hamlet. However, I found Vaari performers relied upon their voice and history based oral narrative and not on the text. This recognition suggests that Pakistan can build upon the historically popular oral narratives to frame its theater. I found that writers steeped in history and cultures of the country have already made such attempts. In future, theater of Pakistan may focus on developing, disrupting and re-performing these narratives. This dissertation highlighted the re-birth of the ‘Vaari’ as the means of reviving performance art in Pakistan.

Basierend auf frühere Befunde wurde eine Typologie entwickelt, die vier verschiedene Typen von sozio-motivatonaler (Un-)Abhängigkeit unterscheidet, den lehrer-abhängige Typ, den peer-abhängige Typ, den lehrer-und-peer-abhängige Typ und den lehrer-und-peer-unabhängigen Typ. Das Ziel dieser Dissertation ist es, ein besseres Verständnis der Typologie und der sozio-motivatonalen (Un-)Abhängigkeit während der frühen und mittleren Adoleszenz zu geben. Dabei wird erforscht, wie sich die Wahrnehmung von Schülern in Bezug auf Lehre und Peers als Motivatoren unterscheiden und verändern. Die Ergebnisse dieser Dissertation helfen, den Zusammenhang zwischen sozialen Beziehungen in der Schule und schulischer Motivation besser zu verstehen.

Transcription is the initial step of gene expression in all domains of life. Antagonizing between termination and pre-mature transcription prevention (anti-termination) is a key aspect for gene expression regulation. λ phage protein N mediated anti-termination and ribosomal RNA anti-termination are two model processive anti-termination processes, both of which include NusA, NusB, NusE, NusG and additional factors. Although the topic has been investigated for more than 30 years, research have so far failed to uncover the structural basis for the complete transcription anti-termination complexes (TAC) and the detailed molecular mechanisms for antitermination. To address these aspects, here we report: (i) a cryo-electron microscopy (cryo-EM) structure of the entire λN-TAC, which contains a nucleic acid scaffold harboring nut RNA and an artificial transcription bubble, all Nus factors and λN; (ii) a crystal structure of the novel rrnTAC member SuhB complexed with the AR2 domain of NusA; and (iii) cryo-EM structures of rrnTACs composed of all Nus factors, SuhB with or without r-protein S4 on a rrnG leader region regulatory RNA (rrnGnut). Additionally, we applied biochemistry to clarify the basic mechanisms of the two anti-termination processes. The λN protein appears to have an “all-purpose” role in the λN-TAC. Firstly, it repositions NusA and remodels the β-subunit flap tip, by which the pause and termination hairpin formation and stabilization are disturbed. Secondly, by contacting upstream DNA in one side and holding it close to NusG, λN supports anti-backtracking. Third, λN helps in maintaining the elongation competent state of RNAP by invading and contacting along the hybrid cavity and RNA exit channel with its flexible C-terminus. Furthermore, ρ-dependent termination is counteracted due to the λN-induced repositioning of NusA and NusE, which sequesters the NusG C-terminal domain. The functional contributions of the novel rrnTAC member, SuhB, are currently unclear. With analytical size exclusion chromatography (analytical SEC), we show SuhB directly binds rrnGnut RNA at boxA-boxC spacer region and complexes with NusA stably. AR2 domain of NusA is identified to be the major binding platform for SuhB by further investigation. NusA and rrnGnut are required for SuhB to be successfully recruited to rrnTAC, while in turn SuhB is necessary for NusB/E integration. In vitro transcription assays revealed that SuhB is crucial for delaying or suppressing ρ-dependent termination as well as intrinsic termination. We also determined the crystal structure of SuhB-AR2 complex to elucidate the atomic basis. In vitro transcription using structure-guided mutations revealed the SuhB-AR2 interaction is required for anti-termination. We then applied single-particle cryo-EM analysis with rrnTAC assembled with and without S4 and gained a map at a global resolution of 3.3 Å. The structure reveals that rrnTAC adopts a similar strategy to λN-TAC in suppressing transcription termination and pausing. In vitro transcription assays and psoralen crosslinking further explain that rrnTAC accelerates global transcription rate via transcriptional pausing inhibition. Moreover, combining the structure basis and stopped-flow experiments based on co-transcriptional folding of iSpinach RNA and FRET base annealing assays, our study strongly suggests the idea that the modifying RNP resides around the RNA exit tunnel as a composite RNA chaperone. With this research of the two model anti-termination complexes and other recent structural studies of bacterial transcription regulation complexes, the general strategies for processive anti-termination can be recapitulated.

Microglia are resident innate immune cells that maintain homeostasis and sense a range of pathophysiological impairments within the central nervous system (CNS). Based on their involvement in brain disease progression, microglia-targeted therapy has emerged as a potential approach for reducing the burden of CNS disease. Microglia activation requires the activation of different signal pathways via neurotransmitters, neuropeptides and/ or other extracellular molecules, which each can be targeted. The neuropeptide VGF (non-acronym) is secreted by neurons and hydrolysed into biologically active peptides. One of these peptides is TLQP21, which binds to the complement receptors C1qbp and C3aR1. Although both receptors are expressed in microglia, the effect of TLQP21 on microglial cells has not been elucidated. The goal of the first study in the present dissertation was to determine whether TLQP21 might be a useful target in modulating microglial function. I demonstrate that exogenous application of TLQP21 stimulates microglial outward rectifying potassium (K+) currents, intracellular calcium (Ca2+) release, phagocytosis, and migration in C3aR-dependent manner. Interestingly, C3aR1 receptors were only expressed in microglia in vitro, but not in situ; suggesting that their expression might vary between different microglial activation states. Furthermore, in vitro and in situ activation of C1qbp leads to TLQP21 interference with metabotropic purinergic signalling (P2Y) in microglia, thereby, decreasing P2Y12-mediated activation of K+ conductance, microglia migration and laser lesion-induced processes outgrowth, as well as P2Y6-mediated phagocytic activity. Next, I examined other possible P2Y regulators in microglia. Neurofibromin is a known downstream effector of tyrosine kinase receptors and G protein-coupled receptors that indirectly regulates cyclic AMP (cAMP) levels through purinergic receptors. Mutations on this protein results in Neurofibromatosis type 1 disease (NF1). In the second study, a mouse model of NF1 with heterozygous neurofibromin knockout (Nf1 +/-) was employed. Interestingly, only male Nf1 +/- microglia showed impaired ATP-induced P2Y-mediated membrane currents and P2Y-dependent laser lesion-induced process movement in situ. Moreover, I found that the P2Y-control of microglial phagocytosis was only affected in male Nf1 +/- mice. In contrast, basal phagocytic activity was reduced in both male and female Nf1 +/- mice. Studying the neurofibromin downstream signaling intermediate, cAMP, revealed that male Nf1 +/- mice exhibited defects in cAMP regulation. Pharmacological blockade of phosphodiesterase III enzyme rescued these defects. The extracellular matrix (ECM) contains other factors that likely regulate the activity of microglia. In my third project, I studied Tenascin C (TNC), an ECM glycoprotein that activates Toll-like receptor 4 (Tlr4) expressed in microglia using TNC KO and Tlr4 KO mice. I found that TNC regulates microglial phagocytic activity in situ at an early postnatal age (P4) partially via Tlr4 activation. Furthermore, TNC regulates pro-inflammatory cytokine/chemokine production, chemotaxis and phagocytosis in Tlr4-dependent manner in vitro. Interestingly, the effect of TNC on microglia was linked to the expression of histone-deacetylase 1 (HDAC1) in microglia, which itself was induced by TNC. The use of MS-275 (HDAC1 inhibitor) attenuated TNC-induced microglia proinflammatory cytokines. In summary, the present dissertation demonstrates that TLQP21, NF1, and TNC are critical modulators of microglial function, suggesting that they might serve as promising targets to correct microglial dysfunction in the setting of CNS disease

Value creation is a central concept of marketing which is acknowledged by both scholars and practitioners. A comprehensive understanding of how value creation takes place helps service providers better integrate their offerings into customers’ activities and meet customers’ needs. Since research has not paid much attention to the impact of psychological ownership (PO) on value in use in the service fields, nor to the impact of pricing systems on value in use in business markets despite their obvious important relations, the focus of this dissertation is therefore to address these research gaps. By providing insights on both important variables (PO and pricing systems), which significantly influence customers’ usage process and thus experienced value in use, the research goal of this dissertation is to deepen the understanding of value creation process and is achieved through three different research projects with different focus. The first research project investigates the impact of PO on value in use in a car sharing context. Specifically, it investigates how the degree of perceived PO affect the value in use customers perceive in service usage processes and the relational outcomes satisfaction, affective commitment and WOM intention. The result of this paper helps researchers and practitioner to extend the understanding of PO’s impact from organizational fields to service fields. By confirming PO as a phenomenon that exists not only within organizations (by employees) but also in customer-provider relationships, at the meantime, being an important driver of value-in-use perceptions, it gives practitioners guidance to improve service design in the sense that service offerings should be adapted to the PO motives accordingly. In particular, PO has the strongest impact on the value-in-use dimension “Self-fulfillment”, followed by “Productivity”. Companies thus can, for instance, customize their service offerings with respect to individual consumers so that “Self-identity” will be enhanced. Moreover, this study also showcases that the value-in-use dimensions “Convenience” and “Hedonistic benefit” significantly affect all investigated relational outcomes, which helps service providers understand the importance to improve the experience of the identified value-in-use dimensions, as the relational outcomes satisfaction, affective commitment and WOM intention have a high impact on customer loyalty and firm performance. The second research project follows the research direction pointed out in the first project, which is to investigate how PO changes over time and how it leads to changes in the experienced value in use in a multi-actors’ value creation process. The results of this project confirm the dynamic nature of PO and showcases precisely how PO evolves which is driven by the perceptions and weights shifting on each root of PO (self-identity, self-efficacy, having a place, accountability, and territoriality). The results thus help service providers understand PO is not a fleeting or temporary phenomenon, but consistently reassembles and affects customers’ future usage behavior. Moreover, this paper identified the process from PO forming to the weight-shifting of PO roots and named it as the circular approach of PO which includes three procedures: Forming – Fulfilling and Hindering – Reassembling. This so-called circular approach of PO as a cognitive process shapes the view of other actors and the focal actor themselves, hence capturing how individual and collective values are formed through the interplay of their ongoing intertwined experiences. Service providers need to understand that customers’ PO can be changed and shaped via external efforts. To achieve value co-creation and to avoid value co-destruction, service providers may take opportunities to interact with customers in order to contribute to the shaping of customers’ perceived PO, seeking to change customers’ existing PO from preventative to promotive, since promotive PO is the key to symbiosis. The third project investigates the impact of pricing systems in business markets. Despite the tremendous amount of research into the roles and interrelations of the two concepts in B2C markets, pricing systems and usage process have been largely treated separately despite the acknowledgement that they are related in business markets. In order to articulate the precise nature of their relationship, a dynamic conceptual framework is built in this project to link pricing systems and value in use in the two spheres of suppliers and customers. The results of this project help both supplier and customer firms to understand that pricing systems are not supposed to influence usage processes directly but indirectly. Moreover, it is the actual experienced value embedded within an offer based on certain pricing systems that influences usage processes. Moreover, by presenting testable research propositions derived from the conceptual framework which identified potential value conflicts between different parties in a giving pricing system, it opens vast research opportunities. The result of this paper not only listed literatures on measuring each value concepts (e.g. value in use, expected relationship value), it also gave clear guidance on methodologies (e.g. survey, case studies, interviews) on future research in testing the propositions. Lastly, the results showed that none of the single-part pricing systems are optimal in the long run in obtaining a sustainable relationship value, it called out attention in researching and introducing a multi-part pricing system which includes both usage-independent and usage-dependent elements to enforce a better relationship value between suppliers and customers. In a nutshell, this dissertation investigates value in use with respect to research questions incorporating theory from PO as well as pricing systems. The results contribute to current marketing literature regarding value creation and extend the understanding of customer’s usage processes, therefore open vast opportunities for future research. The implications embedded within each project also offer clear paths for practitioners to improve their service offerings.

An energy economy based on H2 from water electrolysis is perhaps the most promising answer to manmade climate change. So far an incomplete understanding of the interfacial electrochemistry of water electrolysis prevents us from building the best water splitting devices possible. In particular the catalysts on which the involved reactions occur offer room for improvement. In this thesis, I adress urgent open questions regarding both the reductive and oxidative half-cell reactions of water electrolysis, the hydrogen evolution reaction (HER) and the oxygen evolution reaction (OER), respectively, on Pt and Au. Prior work clarifies that the rate of these reactions depends on all aspects of the interface: electrolyte and electrode composition and structure. Pt was chosen for investigating the HER because of its unique combination of activity and stability; Au is a useful model system for OER electrocatalysis.

On Pt single crystals and a microelectrode, I have investigated the HER and adsorbed H, Pt-H, electrochemically and by sum frequency generation (SFG) spectroscopy in the presence and absence of a pulsed, ultrashort near-IR perturbation that triggers charge transfer and the HER on a femtosecond timescale. The HER reaction intermediate, monocoordinated Pt-H, is concluded to exist in an equilibrium with two- and threefold coordinated Pt-H and a solvated interfacial proton (possibly an oxonium ion) that is in contact with the Pt surface. I find that charge transfer from Pt to the liquid side is only possible on femtosecond timescales if interfacial electrolyte and adsorbates are in a particular goldilocks structure. It is further concluded that the HER on Pt is enabled when approaching its onset potential by a change in the interphase that increases the mobility of adsorbed H on subpicosecond timescales, possibly by a change in H adsorption energies in different sites and in interfacial solvent structure.

Surface oxidation is a prerequisite for the OER and a function of surface structure. Here I investigate the spatial heterogeneity of surface electrooxidation and OER activity on poly- and nanocrystalline Au electrodes by second harmonic (SH) microscopy. I show that the SH signal of the unoxidized surface can be used to predict patterns in surface reconstruction that occurs during potential cycling. I find that OER activity is highly local and bound to two distinctive types of defects. The first is stable with respect to surface atom reconstruction and extends into the bulk, while the second, a pure surface defect, is not. From work on the OER on Pt conducted within the scope of this thesis, I conclude that higher oxidation states of Pt (> +II) are not OER active.

Finally, the adsorption of H2SO4 and HClO4 derived anions to a Pt(111) electrode was studied by SFG, as anion adsorption influences HER and OER. SO4_2- (and not HSO4_- ) was identified as the adsorbate in H2SO4. The potential dependence of the optical response of SO4_2- adsorbed on Pt(111) was quantitatively explained by a microscopic model. ClO4_- adsorption was only observed after Pt(111) had been covered by OH at higher potentials, but not on the bare metal. Also, two distinct ClO4_- subpopulations, compared to only one for SO4_2-, were found.

The insights gained within the scope of this thesis and the employed methods may assist us in building better catalysts for water electrolysis in the future.

A methyl group deposited on cytosines incorporated into the sequence of the DNA, so called DNA methylation, decorates the genomes of a large number of species, from archaea to man. Over the last two decades, a large body of research discovered that this small chemical moiety elicits a profound effect on the gene expression program. In particular, DNA methylation restricts transcriptionally active regions of the genome, therefore ensuring a faithful interpretation of the regulatory information encoded in the DNA sequence. This fundamental role played by the methylation of DNA helps define cell identity at a molecular level, thus it enables a biologically complex transition such as from a zygote to an organism to occur in a unidirectional and orchestrated manner. Perturbations in the pattern of DNA methylation have been frequently found in pathological processes such as tumorigenesis. The pattern of DNA methylation decorating the genome of a cell is precisely copied during cell division by maintenance machinery composed of the DNMT1 enzyme and its associated proteins. The absence of DNMT1 elicits a wide-range of deleterious effects, from loss of cell fitness of in vitro cultured cells to embryonic lethality and loss of homeostasis of somatic tissues. Previous studies reported pleiotropic effects and mutually exclusive phenotypes of DNMT1 knockout depending on the design of the study – from apoptosis and genomic instability to accelerated cell cycle and trans-differentiation. How exactly these phenotypes arise in a response to DNMT1 deficiency is unknown. We employed the state-of-the-art next generation sequencing technologies and coupled them with molecular and cell biology techniques to elucidate the causes for the loss of fitness of DNMT1-deficient human embryonic stem cells. In contrast to previous studies, we did not observe the proposed DNA damage or genomic instability. Our work demonstrated that an acute depletion of DNMT1 results in a uniform decay of DNA methylation that we characterized in depth at a single cell level. Interestingly, our transcriptome profiling in single cells followed by functional validations revealed a change in the way how the transcriptional machinery interprets the genome in the absence of DNMT1. The loss of global DNA methylation without its maintenance machinery resulted in transcriptional changes mainly related to some gonad-specific genes and also a few genes encoding key players of a signaling transduction pathway. This finding inspired us to discover that the cells deficient for DNMT1 display a lower threshold for activating transcription once challenged with external stimuli. Our findings therefore provide new insights into how genome deficient for cytosine methylation becomes transcriptionally amenable, thus capable to integrate and respond to new signals from the environment. Our work lays a foundation for future studies on how such process leads to developmental defects and disease states.

In der vorliegenden Arbeit wurde die Prävalenz lumbosakraler Übergangswirbel bei drei Hunderassen (Rhodesian Ridgeback, Basset Hound und Hovawart) und eine etwaige Disposition der Tiere für eine Hüftgelenksdysplasie anhand von Röntgenaufnahmen im ventrodorsalen Strahlengang untersucht. Die Röntgenaufnahmen stammten aus HD (Hüftgelenksdysplasie) -Screeninguntersuchungen und wurden retrospektiv in Bezug auf LÜW ausgewertet und die HD-Befunde aus den Befundbögen erhoben. Die Befundung HD erfolgte nach Richtlinien der FCI (Federation Cynologique International). Für die Rasse Rhodesian Ridgeback wurden zusätzlich die ebenfalls von den Zuchtverbänden geforderten Ellbogengelenksdysplasie (ED)- und Osteochondrosis dissecans (OCD) des Caput humeri - Befunde entsprechend IEWG (International Ellbow Working Group) - Richtlinien den Befundbögen entnommen und in dieser Arbeit erstmalig mit LÜW korreliert. Insgesamt standen HD-Röntgenaufnahmen von N=2402 Rhodesian Ridgebacks, N=249 Basset Hounds und N=116 Hovawarts zur Verfügung. Zu N=1815 der Rhodesian Ridgebacks lagen Röntgenbilder der Ellbogengelenke im Grundbildpaar (jeweils kraniokaudal und mediolateral), sowie N=1788 der Schultergelenke im mediolateralen Strahlengang vor. Insgesamt 154 Bilder wurden im Zusammenhang dieser Schrift aufgrund mangelhafter Lagerungs- und/oder Röntgentechnik, Überlagerungen des Interessensbereiches mit Kot o.ä. an verschiedener Stelle nicht berücksichtigt. 427 Bilder fehlten, weil sie dem Obergutachter zugesandt werden mussten, aber nicht zurückgegeben wurden. Bei 6,7% (159/2377) Hunden der Studienpopulation wurde ein LÜW festgestellt. Rhodesian Ridgebacks waren zu 7,4% (140/2012), Basset Hounds zu 2,8% (7/249) und Hovawarts zu 2,6% (3/116) betroffen. Symmetrische LÜW wurden bei 4,6% (n=109) Hunden festgestellt, davon 5% (101/2012) bei Rhodesian Ridgebacks, 2% (5/249) bei Basset Hounds und 2,6% (3/116) bei Hovawarts. Die Prävalenz der asymmetrischen LÜW lag in dieser Studie bei 2,1% (50/2012), davon 2,4% (48/2012) bei Rhodesian Ridgebacks, 0,8% (2/249) bei Basset Hounds und keiner bei Hovawarts. Eine Geschlechtsdisposition konnte für keine der Rassen nachgewiesen werden. Die LÜW Befunde wurden mit denen der HD korreliert. Für LÜW und HD generell ergab sich keine signifikante Korrelation, weder für die gesamte Studienpopulation, noch für die einzelnen Rassen. Für die Rasse Rhodesian Ridgeback war der Zusammenhang zwischen LÜW (149/2012) und höheren Graden der HD (nicht zuchtzulassungsfähig = HD-Grad C, -D und -E) mit p<0,05 statistisch signifikant, ebenso für die asymmetrischen LÜW (48/2012) und die HD-Grade C, D und E (p<0,05). Für andere morphologische Auffälligkeiten im lumbosakralen Übergangsbereich, wie eine abweichende Anzahl von Sakralwirbeln (28/1833) oder einen veränderten Zwischenwirbelspalt zwischen letztem Lenden- und erstem Sakralwirbel (141/1825), und HD ergaben sich keine signifikanten Korrelationen, weder für die gesamte Studienpopulation, noch für die einzelnen Rassen. Die Korrelationen von LÜW mit Erkrankungen des Ellbogengelenkdysplasie-Komplexes und Osteochondrosis dissecans (OCD) des Caput humeri beim Rhodesian Ridgeback waren für LÜW und ED (p<0,01) sowie deren Schweregrade (p<0,05) und LÜW und FPC (p<0,05) sowie dessen Schweregrade (p<0,05) statistisch signifikant (ED 26/1815, FPC 23/1826). Für die OCD des Ellbogengelenkes, den isolierten Processus anconaeus ulnae (IPA) sowie die OCD des Schultergelenkes waren die Korrelationen nicht signifikant. Eine intracondyläre OCD/IOHC kam in der Studienpopulation nicht vor. Die HD korrelierte ebenfalls signifikant mit ED (p<0,001) und deren Schweregraden (p<0,001) sowie dem FPC (p<0,001) und dessen Schweregraden (p<0,001). Außerdem war die Korrelation zwischen HD und der Osteochondrosis dissecans des Ellbogengelenkes mit p<0,05 signifikant. Für die anderen Erkrankungen waren die Korrelationen auch hier nicht statistisch signifikant. Zusammenfassend unterstützen die Ergebnisse dieser Studie die Literaturangaben, die positive Korrelationen zwischen LÜW und HD aufzeigten. In dieser Studie waren die Zusammenhänge allerdings wie bei KOMSTA et al. (2015) nur für die schwereren HDFormen signifikant. Auch die in bereits vorangegangenen Studien festgestellten signifikanten Korrelationen zwischen HD und ED konnten mit dieser Arbeit bestätigt werden. Die Korrelationen von LÜW und ED, OCD, die ebenfalls statistisch signifikant waren, wurden in dieser Arbeit erstmalig untersucht.

Der kraniale Kreuzbandriss des Hundes ist eines der häufigsten orthopädischen Erkrankungen und spielt dementsprechend in der modernen Tiermedizin eine wichtige ökonomische Rolle. In der Literatur sind über 120 unterschiedliche Therapieoptionen und -modifikationen beschrieben. Es wird zwischen intra- und extraartikulären sowie dynamischen Stabilisierungstechniken unterschieden. Während in der Humanmedizin der intraartikuläre Kreuzbandersatz der Goldstandard ist, ist es in der Veterinärmedizin zum aktuellen Zeitpunkt die TPLO – ein dynamisches Osteotomieverfahren. Das differenzierte Vorgehen liegt in der unterschiedlichen Ätiopathogenese und dem postoperativen Management sowie der unterschiedlichen Anatomie und Konfiguration des Kniegelenks bei Mensch und Hund begründet. Ziel ist eine Stabilisierung des Kniegelenkes zur Minimierung weiteren Verschleißes und zur Wiederherstellung der Funktionalität. In der Veterinärmedizin wurde bisher noch kein Transplantat gefunden, das in der Lage ist, das native Kreuzband zu ersetzten. Idealerweise muss es die identischen biomechanischen und physiofunktionellen Eigenschaften aufweisen und darf während des Einheilungsprozesses keiner Lockerung und Schwächung erfahren. Außerdem muss die immunologische Inertie gewährleistet sein. Fortschritte im Bereich des Tissue Engineering schaffen Möglichkeiten, die bisher existierenden Defizite auszugleichen und einen intraartikulären Ersatz des nativen Bandes zu optimieren. Beim Tissue Engineering werden Zellen, ein Trägergerüst und bioaktive Moleküle verwendet, um verletztes Gewebe zu reparieren oder ersetzen. Als Trägergerüst wurden equine und canine Sehnen verwendet, da sie ähnliche biomechanische und physiologische Eigenschaften wie das native Kreuzband aufweisen. Der strukturelle Aufbau unterscheidet sich nur geringfügig und die Immunogenität kann durch Entfernung zellulärer Bestandteile ausreichend reduziert werden. Dazu wurden die Sehnen über Nacht in destilliertem Wasser gewaschen und dann fünf Gefrier-Auftauzyklen (2 Minuten in flüssigem Stickstoff; 10-minütige Auftauphase im 37 °C warmen Wasserbad) durchgeführt. Anschließend erfolgte die Zugabe von 1%igem Triton bzw. 1%igem TnBP über 24 Stunden. Der Zelldebris wurde durch Zugabe von DNase bei 37 °C über Nacht entfernt. Nach mehreren Waschvorgängen wurden die Sehnen bei - 80 °C bis zur weiteren Verwendung gelagert. Parallel wurden mesenchymale Stromazellen aus caninem Fettgewebe gewonnen und als ASCs charakterisiert. Dazu wurden die Zellen durch Zentrifugation, Kollagenaseverdau und Sieben aus dem Fettgewebe isoliert und anschließend kultiviert. Die ASCs der 3. und 4. Passage wurden durch Zugabe von Differenzierungsmedium in osteo-, adipo- und chondrogene Linie differenziert. Der Nachweis der Osteogenese erfolgte mikroskopisch durch Färbung der gebildeten Kalziumoxalate mit Alizarin Red und quantitativ mittels Absorptionsspektroskopie. Bei der Adipogenese wurden die Fettvakuolen mikroskopisch durch Färbung mit Oil Red O nachgewiesen. Die Chondrogenese wurde in zwei- und dreidimensionaler Kultur durchgeführt und der Nachweis erfolgte histologisch durch die Alician-Blau-Färbung der gebildeten Proteoglykane. Charakterisiert wurden die ASCs weiterhin durch den Nachweis spezieller Oberflächenmarker in der Durchflusszytometrie. Anschließend wurde eine Co-Kultivierung der ASCs mit den dezellularisierten Sehnen durchgeführt, um die Viabilität zu beurteilen. Zum Schluss fand die Rezellularisierung der Sehnen mit ASCs statt und das immogene und antiinflammatorische Potenzial wurde untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass beide verwendeten Protokolle (Triton X-100 und TnBP) zelluläre Bestandteile effektiv aus dem kompakten Sehnenmaterial entfernen, ohne die native Struktur wesentlich zu schädigen. Histologisch waren die dezellularisierten Sehnen frei von Zellen. Lediglich im Peritendineum ist vereinzelt Zelldebris nachweisbar. Die Sehnen wiesen einen deutlich reduzierten DNA-Gehalt im Vergleich zur nativen Sehne auf. Es konnte kein signifikanter Unterschied zwischen der Dezellularisierung mit Triton X-100 und TnBP nachgewiesen werden. Weiterhin hatten dezellularisierte Sehnen einen vergleichbaren Glykosaminoglykan- und Kollagengehalt wie native Sehnen. Bei Testung der Immunogenität konnten nach umfangreicher Optimierung der Dezellularisierung keine signifikanten Interleukin-Anstiege im Vergleich zur Negativkontrollgruppe festgestellt werden. Andererseits konnte gezeigt werden, dass der IL-1-Anstieg im Vergleich zur Positivkontrollgruppe signifikant reduziert war. Wenn die Dezellularisierungsgruppe in die beiden Protokolle aufgeteilt wurde, gab es kaum einen Unterschied zwischen Triton X-100 und TnBP. Aus caninem Fettgewebe konnten erfolgreich mesenchymale Stromazellen isoliert und passagiert werden. Die caninen ASCs zeigten Plastikadhärenz und positives Proliferationsverhalten. Sie konnten in osteogene, adipogene und chondrogene Linien differenziert werden und weisen charakteristische Oberflächenmarker auf. Sie sind CD29-, CD44-, CD90- und CD105-positiv und CD14-, CD45- und MHCII-negativ. Eine Co-Kultivierung von ASCs und dezellularisierten equinen und caninen Sehnen hatte keinen negativen Effekt auf die Viabilität der Zelle, sondern zeigte einen positiven Trend. Histologisch konnte nachgewiesen werde, dass sich equine und canine dezellularisierte Sehnen mit caninen ASCs rezellularisieren lassen. Positiv sticht die Tatsache heraus, dass die Zellen auch einen Zellmantel ähnlich des nativen Synoviums um die dezellularisierte Sehne formen. Die Immunogenität der rezellularisierten Sehnen lag deutlich unterhalb der Positivkontrolle. Die Ergebnisse zeigen, dass das gewählte Modell für die Herstellung eines neuen Kreuzersatzbandes vielversprechende Ergebnisse liefert. Eine Optimierung der homogeneren Verteilung und besseren Ausrichtung der Zellen könnte mithilfe der Verwendung eines Bioreaktors erfolgen. Da die Sehnen jedoch wenige Tage nach der Rezellularisierung ins Tier eingebracht werden sollen und somit in einen natürlichen Bioreaktor eingepflanzt werden, besteht keine zwangsläufige Notwendigkeit. Dafür sind weitere Untersuchungen notwendig.

The global distribution of the cheetah (Acinonyx jubatus) has decreased dramatically during the past decades. Cheetahs are currently confined to only 9% of their former range. Approximately 77% of the cheetah range lies outside protected areas, frequently exposing cheetahs to conflict with people. Southern Africa represents with approximately 4,000 individuals the stronghold of the global cheetah population which comprises approximately 7,100 individuals. Namibia hosts approximately 1,500 individuals, which together with the cheetahs in Botswana form the largest connected population worldwide. This population is threatened because most of these cheetahs roam on livestock farms and are persecuted by farmers. From a conservation point of view it is therefore of utmost importance to develop non-lethal mitigation strategies to reduce this long-lasting farmer-cheetah conflict. This dissertation thesis was conducted to use long-term data of the Cheetah Research Project (CRP) of the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research (IZW) in Berlin, Germany, to develop and test such a mitigation strategy in Namibia. In chapter 5 (publication one), I investigated the socio-spatial organization of free-ranging cheetahs on commercial farmland in central Namibia. Although cheetahs have been studied in several areas in the world for decades, their socio-spatial organization had not yet been clarified. The most comprehensive study was conducted in the 1990s in the Serengeti National Park (NP) in Tanzania and described a unique social organisation in mammals. Adult males either defended small territories separated from each other by some distance or roamed in large home ranges that encompassed several territories. The latter males are termed “floaters” and regularly visited the territories within their home ranges. Females also roamed in large home ranges which encompassed several territories but stayed mainly in the area between territories. Both territory holders and floaters can be solitary or occur in coalitions of two to three males. Subsequent studies elsewhere did not recognise such socio-spatial organization because of the method by which they categorized the individuals for data analysis. In this chapter I analysed the movement data of 133 males and 31 females to demonstrate that the socio-spatial organization of cheetahs described in the Serengeti NP also exists in Namibia. Several predictions were derived from the social organisation described for the Tanzanian cheetahs and tested with the data of the CRP. Consecutively I re-analysed published data of previous studies and could confirm the two tactics also in these datasets. Territory holder have preferred access to females, floaters heavily fight for territories, and the pattern can be found in all studies populations. Therefore I conclude, that this behavior may be a general trait of the species. In chapter 6 (publication two) we investigated the consequences of this spatial system for camera trap studies and capture-recapture models that estimate abundance and density of animal populations. Such models require high capture and recapture rates and a homogeneous detection probability of all individuals at camera trap stations. Capture and recapture rates were highest at the marking trees of territories, where territory holders frequently marked and which were regularly visited by floaters and irregularly visited by females. This meant that the detection probability at marking trees differed strongly between territory holders, floaters and females. Thus, the assumptions of most capture-recaptures models were violated in previous studies that provided abundance and density results of cheetahs by applying such techniques and are therefore likely to be biased. Chapter 6 tested the performance of four types of capture-recapture models whose assumptions permitted heterogeneity in the detection probability and compared the estimated abundance with the true abundance of cheetahs in the study area. This revealed two best suited models for the socio-spatial organization of cheetahs with one being favorable if spatial tactic is not known a priori. The results matched with the known abundances. On the basis of this information, I looked in chapter 7 (manuscript) at the local density and activity of cheetahs within the landscape and in relation to human-wildlife conflict and farm management. Some farms overlapped with a cheetah territory, others did not. The marking trees in the core area of cheetah territories had a substantially higher cheetah activity than other areas. We termed these core areas of the territories “cheetah communication hubs”, because they play an important role in the social system of cheetahs. From the perspective of the farmers, these hubs are local hotspots of predation risk for the cattle. We used an experimental approach to demonstrate that farmers who stationed their suckler cows and calves in such a hub suffered substantially higher losses of calves than farmers who had stationed their breeding herds far away from such a hub. This discovery was used to develop a livestock management plan for farmers overlapping with a cheetah hub. When their breeding herds were shifted away from the hub, their losses decreased substantially. This is because the hub did not shift, nor did the cheetahs conduct excursions to pursue and hunt the calves. Instead, they preyed on the local, naturally occurring wildlife prey. The mitigation strategy presented and tested here is therefore a highly effective and sustainable solution to reduce the farmer-cheetah conflict in Namibia and potentially also elsewhere.

Die Weltbevölkerung altert schnell; damit zusammenhängend nehmen altersabhängige Krankheiten und die Zahl pflegebedürftiger Menschen zu. Gesundes Altern und eine hohe subjektive Lebensqualität werden somit zu wichtigen sozialpolitischen Zielgrößen. Dies gilt für die chinesische und deutsche Bevölkerung gleichermaßen. Entsprechend wächst in chinesischen Pflegeeinrichtungen und Heimen für alte Menschen das Interesse, die subjektive Lebensqualität der Bewohnerinnen und Bewohner messbar zu machen sowie Messinstrumente zur Qualitätssicherung zu entwickeln und diese einzusetzen. Aufbauend auf Forschungen in Deutschland (Projekt QUISTA, Schenk et al. 2013), in die ich während meines Aufenthaltes an der Charité – Universitätsmedizin Berlin in den Jahren von 2011 bis 2014 Einblick nehmen konnte, soll das dort entwickelte Instrumentarium QUISTA (= Messung der subjektiven Lebensqualität in der stationären Pflege in Deutschland) für den chinesischen Sprachraum kulturell adaptiert werden. In einem zweiten Schritt soll die subjektive Lebensqualität von selbstauskunftsfähigen älteren Heimbewohnerinnen und -bewohnern (N = 400, 49-99 Jahre, 52% weiblich) aus 23 Heimen (städtisch und ländlich; klein, mittel und groß; Pflegeheim und Altenheim) in China (Dalian und Shanghai) mit dem chinesischsprachigen Instrumentarium QUISTA-C (= Messung der subjektiven Lebensqualität in der stationären Pflege in China) anhand einer Querschnittsanalyse erhoben. In einem weiteren Schritt werden die Ergebnisse der deutschen Studie mit den in China erhobenen Daten sowohl statistisch als auch kulturell verglichen. Zusätzlich werden mittels 14 in China (Beijing und Shanghai) und Deutschland (Dresden und Berlin) durchgeführter Experteninterviews Vorschläge zur Verbesserung der subjektiven Lebensqualität älterer Menschen in der stationären Pflege in China erhoben. Vorrangiger Gegenstand dieser Dissertation ist ein wissenschaftlicher Beitrag zur Operationalisierung, Messung und Analyse subjektiver Lebensqualität älterer Menschen in der stationären Pflege in China. Als grundlegendes Postulat gilt die Annahme, dass der Einschätzung der subjektiven Lebensqualität aus der persönlichen Perspektive der Betroffenen ein angemessenes Gewicht beigemessen werden sollte. Subjektive Lebensqualität wird als der Grad der Übereinstimmung zwischen individuellen Ansprüchen der Heimbewohnerinnen und -bewohner und deren wahrgenommener Erfüllung definiert sowie in zehn Oberdimensionen und in 26 Unterdimensionen rekonstruiert. In einer deutsch-chinesisch vergleichenden Perspektive wird eine fünfphasige Feldstudie in China durchgeführt, die aus qualitativer Vorstudie und Nachstudie sowie quantitativer Vorstudie, Pilotstudie und Hauptstudie besteht. Dabei werden narrative Interviews, die dokumentarische Methode, eine quantitative Erhebung, eine statistische Analyse, sowie Experteninterviews und eine qualitative Inhaltsanalyse dieser Interviews durchgeführt. Ein praktikables (keine Missing-Daten, durchschnittliche Interviewdauer < 30 Minuten) und valides Messinstrumentarium QUISTA-C wird entwickelt, das eine gute Konstruktvalidität (|0,50| ≥ ρ ≥ |0,30|), eine gute interne Konsistenz (α > 0,80), eine gute Wiederholungstest-Reliabilität (ICC > 0,60; p < .001) und eine gute Diskriminanzvalidität (Cohens d > 0,80; p < .001) verfüge. Es ist universell auf die auskunftsfähige Heimpopulation der Validierungsstichprobe übertragbar, weil sich weder Alterseffekte noch Geschlechtseffekte bemerkbar machen. Außerdem zeigen die Strukturmerkmale der Heime, nämlich Stadt (Dalian und Shanghai), Region (Stadt und Land), Heimgröße (klein, mittel und groß) und Heimmerkmale (Pflegeheim und Altenheim), keinen Effekt auf die subjektive Lebensqualität der Heimbewohnerinnen und -bewohner. In der chinesischen Vergleichsstichprobe berichten die ältesten Heimbewohnerinnen und -bewohner (≥ 80 Jahre) eine deutlich höhere subjektive Lebensqualität als die „jüngeren“ Heimbewohnerinnen und -bewohner (55-79 Jahre). 89,5% dieser Stichprobe sind chronisch krank und leiden insgesamt unter 40 (X ̅ = 2,4; SD = 1,6) verschiedenen chronischen Krankheiten. Davon stehen folgende Arten auf der „Top-Drei-Liste“ chronischer Krankheiten nach jeweiliger Prävalenz: Arterielle Hypertonie (51,3%), Herzkrankheit (37,8%) und Knochenerkrankung (33,0%). Darüber hinaus haben die älteren Menschen in der stationären Pflege in China eine deutlich niedrigere subjektive Lebensqualität als die Heimbewohnerinnen und -bewohner in Deutschland. Die finale Stichprobe (N = 397, 99,25% aller Befragten) in China bewertet ihre Lebensqualität nach QUISTA-C im Durchschnitt mit 62,5 Punkten, während die finale Stichprobe (N = 483) in Deutschland ihre Lebensqualität nach QUISTA im Durchschnitt mit 74,4 Punkten bewertet. Im Messverfahren des Kartenspiels wird „Meine Gesundheit“ sowohl von chinesischen als auch von deutschen Heimbewohnerinnen und -bewohnern als für ihre Lebensqualität „wichtigster“ von allen 16 Lebensbereichen in Heimen ausgezeichnet. Zwei Lebensbereiche, „Ein schönes Zimmer“ und „Nein sagen, wenn man mir hier etwas vorschreiben möchte“, sind für deutsche Heimbewohnerinnen und -bewohner wichtiger als für chinesische Heimbewohnerinnen und -bewohner, während ein Lebensbereich „Ruhe“ für chinesische Heimbewohnerinnen und -bewohner wichtiger ist als für deutsche Heimbewohnerinnen und -bewohner. Bei zehn Unterdimensionen, nämlich „Von Pflegekräften ernst genommen werden“, „Sich sicher und behütet fühlen“, „Kontakt zu den Pflegekräften“, „Selbst über den Tagesablauf entscheiden“, „Essen hat geschmeckt“, „Bewohner sind freundlich zueinander“, „Zeit sinnvoll verbringen“, „An der frischen Luft sein“, „Schlaf“ und „Interessante Beschäftigungsmöglichkeiten“, nehmen die deutschen Heimbewohnerinnen und -bewohner höhere Lebensqualität als die chinesischen Heimbewohnerinnen und -bewohner wahr, während bei sechs Unterdimensionen, nämlich „Finanziell abgesichert sein“, „Sich heimisch fühlen“, „Angst vor geistigen Einbußen“, „Pflegekräfte können sich Zeit nehmen“, „Familie hat Zeit“ und „Schmerzen“, die chinesischen Heimbewohnerinnen und -bewohner höhere Lebensqualität als die deutschen Heimbewohnerinnen und -bewohner wahrnehmen. Ferner bewerten beide ihre subjektive Lebensqualität bei der Unterdimension „Kontakt zu Freunden, die nicht im Heim wohnen“ von allen 26 / 25 Unterdimensionen niedrig. Zwei Einflussfaktoren, „Haben oder hatten Kinder“ / „Wahrgenommene soziale Unterstützung“ und „Allgemeine Lebenszufriedenheit“, scheinen einen signifikanten positiven Einfluss auf die subjektive Lebensqualität älterer Menschen in der stationären Pflege zu haben – sowohl in China als auch in Deutschland. Auf Grundlage der vorliegenden Untersuchung werden vier konkrete Vorschläge zur schrittweisen Verbesserung der subjektiven Lebensqualität älterer Menschen in der stationären Pflege in China unterbreitet: - Gesellschaftliche Gesamtressourcen für Altenpflege kohärent integrieren; - Eine soziale Pflegeversicherung einführen; - Menschenorientierte Servicestandards etablieren; - Pflegekräfte als Berufsgruppe nachhaltig stärken.

Barnacles (Cirripedia) are crustaceans, with sessile adult forms that are permanently attached to hard substrata or to other living organisms. They are adjusted to various lifestyles, from parasites of decapod crustaceans to free-living groups. As cosmopolite animals, barnacles are abundant, with over 1000 species found worldwide in polar, tropical, and temperate waters, from the ocean shore to its depths. However, knowledge of the barnacle fauna of the Maluku Islands, eastern Indonesia (also known as the Moluccas), remains sparse. The lack of studies on barnacles in the Moluccas is unfortunate, given that the exceptionally high marine biodiversity of this region—part of the global epicentre of marine biodiversity—suggests that many barnacle species may not yet have been discovered.

In the doctoral thesis presented here, barnacles from the Moluccas Islands were studied to establish a taxonomic checklist, including information on their morphology, distribution, and substrate. This doctoral thesis is divided into three major sections. In its first section, it focuses on integrative biodiversity discovery of barnacles from the Moluccas, including morphological and molecular data of recently collected material. In the second section, deepsea barnacles collected from the Moluccas by previous scientific expedition and deposited in the Muséum National d’Histoire Naturelle, Paris were investigated. In the third section of this thesis, a modern non-destructive imaging method, X-ray micro-computed tomography (Micro-CT scanning), was used to study sponge-dwelling barnacles from the Moluccas that still embedded in their sponge host.

The first section provides the most comprehensive overview of barnacle species from the Moluccas Islands to date. Morphological analysis of recently collected material revealed 24 intertidal species and one deep-water species from three families of stalked barnacles (Heteralepadidae: one genus and species; Lepadidae: two genera and species; Pollicipedidae: one genus and species) and four families of acorn barnacles (Pachylasmatidae: one genus and species; Chthamalidae: five genera and species; Tetraclitidae: five genera and eight species; Balanidae: two genera and seven species). Including previous records from the literature, a total of 97 species from the Moluccas Islands are recorded from the superorder Thoracica (free living or epizoic). Of these, 21 species are new records, and two (Amphibalanus sp. and Microeuraphia sp.) are currently unidentified.

The second section examines the deep-sea barnacles collected by the Karubar expedition (1991) and deposited in the Muséum National d’Histoire Naturelle, Paris. It identifies 40 species from three families of stalked barnacles (Heteralepadidae: two genera, three species; Poecilasmatidae: four genera, five species; Scalpellidae: 12 genera, 21 species) and five families of acorn barnacles (Verrucidae: two genera and species; Pachylasmatidae: one genus and species; Archaeobalanidae: three genera, six species; Pyrgomatidae: one genus and species; Balanidae: one genus and species). Thirty of the species are new records for the Indonesian Kei Islands and Tanimbar Island, which increases the total number of species recorded from Kei, Aru, and Tanimbar to 40.

The third section explores the sponge-dwelling barnacles of the Moluccas using a modern non-destructive imaging method, X-ray micro-computed tomography (Micro-CT scanning). The results reveal the advantage of using micro-CT scanning when examining sponge barnacles, as their deep anchors in sponge tissue makes it almost impossible to pull out the barnacle without breaking it. Although there are some methodological limitations regarding contrast-enhancing techniques, this study demonstrates that micro-CT is a useful non-destructive technique for the integrative taxonomy of the sponge-inhabiting barnacles.

Overall, this doctoral thesis demonstrates that 126 species now are recorded from the Moluccas Islands, including 46 new records; five further species are proposed. This shows that the Indo-Malayan region (including the Moluccas) has not been replaced by other areas as the centre of benthic biodiversity. However, a comparison of the number of species previously recorded from the Moluccas with those recorded in this study indicates that species diversity for each island has been heavily underestimated. Molecular results also indicate that the barnacle fauna of the region is understudied. Nonetheless, a modern non-destructive imaging method, X-ray micro-computed tomography (Micro-CT scanning) is proven to be a very useful technique for studying the morphology and taxonomy of barnacles from the Moluccas. When paired with classic morphological examination, this technique has the potential to be an extremely useful tool for understanding the integrative taxonomy of barnacles and helping identify further species of barnacles.

In this thesis, nanoparticle-based IAV inhibitors are developed via a combination of heteromultivalent structures and topography-matching nanoparticles. Firstly, the geometry-matching principle was studied by using nanoparticles with different spiky nanostructures on the surface. The topography of IAV virion was obtained from cryo-EM images, where a gap between HA and NA was noticed. With geometry modelling, it was revealed that compared with smooth surfaces, spiky surfaces were more favored for the virus interaction due to the increase of the interface area by spiky nanostructures. At a suitable spike length and spacing, the spikes could firmly insert into the gap of HA and NA, resulting in maximized area. Accordingly, the spiky nanoparticles were synthesized for the proof of concept and in a western-blot-based binding study. It was confirmed that nanoparticles with short spikes (approx. 10 nm in length and 10 nm spacing) were the best binders for IAV virions. The cryo-EM images further verified the insertion of spikes into the protein gap at this case. Even the spiky nanoparticles bound IAV virions, they were not considered to effective IAV inhibitors, due to that the binding was not strong enough to compete IAV-cell interaction. To obtain a potent inhibitor, the surface of spiky nanoparticles was further functionalized by RBCm to enhance the virus-inhibitor interaction. The RBCm coat nanoparticle bound strongly to IAV virion, hence blocking the IAV interaction with its host cells, which was confirmed by confocal laser scanning microscopy (CLSM) and flow cytometry. The cellular infection study of IAV showed a clear decease of infected cells with RBCm coated nanoparticle dispersed in the medium. As expected, the RBCm coated the nanoparticle with short spikes was the best inhibitor, showing > 90% reduction of infected cells. The inhibitor was also able to reduce the viral replication, for which 99.9% reduction of viral titers after 24 hours of infection. Being co-used with a small dose of an NA inhibitor, zanamivir, the reduction of viral titers after 24 hours achieved 99.99%, possible due to the enhancement of IAV-inhibitor interaction by zanamivir. In the second project, a potent IAV inhibitor was developed by combining spiky nanostructures with heteromultivalent surface functionalization. Two homo-multivalent polymeric structure, linear polyglycerol (LPG) functionalized 6’-silalylactose (LPG-SAL) and zanamivir (LPG-Zan) were synthesized and conjugated to the surface of nanoparticle with 10 nm spikes, the best viral binder from the first study, via click chemistry. After the functionalization, the inhibitor could engage HA and NA simultaneously for a robust binding, while the matched geometry to IAV increased the interaction area and further enhanced the virus-inhibitor binding. In the CLSM-based virus binding assays, it was noticed that the inhibitor almost abolished the virions on the cell surface and the cellular infection assays showed few-to-none infected cells in the presence of the inhibitor at a MOI of 0.1. Being used after the first cycle of infection, the inhibitor showed virus-inhibition activity with a 6 order of magnitude reduction of viral propagation. Even being used 24 hours after the first cycle of infection, a 5 order of magnitude reduction of viral propagation was also noticed, demonstrating the potency of the inhibitor. The inhibitor was also found to be active against three IAV strained circulated in human, A/X31 (H3N2), A/PR/8/34 (H1N1), and A/Panama/2007/1999 (H3N2), revealing its potential to be a broad-spectrum IAV’s inhibitor. It was noticed that the heteromultivalent inhibitor was much better than the homo-multivalent ones, which proves our hypothesis that heteromultivalency could further increase virus inhibition. In the final project, a new geometry-matching nanostructure towards IAV virion was studied, a nanobowl with concave morphology that could cap the surface of virion. A carbon-based nanobowl was synthesized and functionalized by RBCm and zanamivir. For the generation of heteromultivalent surface, zanamivir was grafted to DSPE-PEG2000, which could be inserted into the lipid bilayer of RBCm via hydrophobic interactions. In this project, we also revealed the broad-spectrum virus binding ability of RBCm, which could bind the virions of A/X31 (H3N2), A/PR/8/34 (H1N1), and A/Panama/2007/1999 (H3N2) at a binding constant in nanomolar range. By TIRF microscopy, we noticed that zanamivir significantly increased the virion binding to RBCm, with increased ‘on-rate.’ The virions were also found to stay on the heteromultivalent surface of RBCm and zanamivir for a longer time with more tracks than RBCm, revealing the zanamivir could help stabilize the virions. The stabilization of virions increased the virion binding. The inhibitor, nanobowl functionalized with RBCm and zanamivir showed robust inhibition towards IAV, revealed by virion binding studies and cellular infection assays. Due to the broad-spectrum IAV-binding ability, the inhibitor was found to the active against A/X31 (H3N2), A/PR/8/34 (H1N1), A/Panama/2007/1999 (H3N2) and a newly emerged A/Bayern/2009 (H1N1pdm).

The study areas of this PhD thesis are located in the Peruvian and Argentinean Andean Back-Arc in South America. The thesis focuses on two major themes: firstly, on contractional thick-skinned tectonics (and related processes, regarding interplay and linkage of different structural styles); secondly, on multi-scale structural data integration and the quantification of uncertainty in kinematic restoration through forward modeling. Key scientific questions of this PhD thesis relate to the following: What controls the deformation styles in the Andean Back-Arc? How did the fractures in igneous rocks (hosted in thick-skinned structures) evolve in the greater tectonic context? How can uncertainty in kinematic restoration be quantified better?

Data from numerous different sources was integrated and assessed. The data sources used herein, include 2D and 3D seismic data, well data, surface geology, satellite imagery, digital terrain data, earthquake focal mechanisms, drill core data and gravity-magnetics data. For the Santiago and Pachitea Basins (Peru), the analysis resulted in revised structural styles, improved structural architecture, new data on structural timing, new shortening amounts, new slip rates and an improved understanding of the interplay of different structural styles with particular emphasis on the impact of salt tectonics. For the Neuquén Basin (Argentina), a new evolutionary fracture model in oil producing igneous intrusions (sills), including improved reservoir characterization, was developed. For the Malargüe Anticline, also located in the Neuquén Basin, a novel workflow was developed, to quantify uncertainty quantification in kinematic restoration through forward modeling.

In summary, highly variable tectonic response mechanisms are observed in the Andean Back-Arc. However, the impact of the mechanical stratigraphy appears to be more important and widespread than anticipated. Thick-skinned growth (with varying influence of salt tectonics) triggers thin-skinned thrusts. Alternating stress fields in the Back-Arc can explain complex fracture systems in brittle igneous rocks, where cooling fractures are overprinted by subsequent tectonic shearing motion. A newly developed forward modeling workflow allows for improved uncertainty quantification of thick-skinned contractional structures. This new workflow has various implications and should be tested by future researchers with various parameters simultaneously (e.g. through numerical modeling) and should be tested in other tectonic settings around the world, such as e.g. extensional or strike-slip settings.

The airborne transmission of LA-MRSA sequence type ST398, firstly detected in 2005, has received a lot of research attention since their occurrence has become a regularity on pig farms, the main reservoir. Controlling the transmission and spread of LA-MRSA is a major issue regarding “One Health” due to its ability to colonize not only the entire livestock, but also humans. An increasing prevalence in regions with high livestock density highlights this importance. Understanding the various mechanisms behind MRSA colonization of piglets is of utmost necessity in order to establish measures for the prevention of further spreading of LA-MRSA. In our study, we established a newly experimental airborne MRSA colonization model of piglets, which can be used for reliable and reproducible MRSA colonization of piglets under less artificial conditions than found in other MRSA colonization models of pigs. A transient MRSA colonization of the piglets was detected when exposing the animals to an airborne MRSA concentration of 104 cfu/m3 for 24 hours in the aerosol chamber. Exposure to an airborne MRSA concentration of 106 cfu/m3 resulted in persistently MRSA colonized piglets. In addition, we investigated possible predisposing factors for successful MRSA colonization. We explored the role of weaning stress in MRSA colonization by imitating the stressed immunological state using a dexamethasone treatment. In addition, we investigated the effect of presence of airborne bacterial endotoxins on the MRSA colonization status of pigs. Our results indicate that despite their systemic effects on the organism, these factors do not promote the MRSA colonization in piglets. The limited exposure time of the piglets in the aerosol chamber contradicts the time of airborne MRSA exposure during the complete fattening period in field conditions and must be mentioned as a limitation of the study. A variety of environment factors may interact with MRSA colonization in the field. This underlines the difficulties in imitating field conditions in experimental colonization models. Moreover, antibiotic treatment of the piglets with the frequently used antibiotic tiamulin did not promote MRSA colonization, additionally demonstrating the difficulties in imitating field conditions in an animal model. Further research is warranted for deeper insights into the possible mechanisms influencing the MRSA colonization of piglets. This knowledge is essential to limit the further spreading of LA-MRSA in the livestock and thus the transmission to humans.