2022-05, Octorina, Pelita, Böhm, Alexander, Martin-Creuzburg, Dominik, Straile, Dietmar

Inducible morphological defences are crucial for understanding predator–prey interactions. Such defences have been mostly studied in a single-predator context, ignoring the fact that prey organisms are often exposed to multiple predators. In deep peri-Alpine European lakes, the keystone grazer Daphnia coexists with two cladoceran predators, Bythotrephes longimanus and Leptodora kindtii. Up to now, life history and morphological responses of Daphnia to these two predators have not been analysed systematically. We studied the responses of two life history (age at first reproduction, and offspring production) and five morphological traits (body size, body width, head size, spina size, and eye diameter) of eight Daphnia galeata clones to the presence of Bythotrephes and Leptodora in a common garden experiment. We compared each response trait between treatments using linear mixed models, and investigated the covariation between defence traits and demographic costs (neonate production) for the two predators. Our results show that the responses of Daphnia are predator- and trait-specific. Daphnia developed a typical helmet and a larger eye only in the presence of Bythotrephes, not in the presence of Leptodora. In contrast, both predators induced larger body sizes and longer spines. Age at first reproduction was latest and demographic costs were highest in the Bythotrephes treatment, suggesting that the development of a helmet exceeds the costs of spina elongation. The responses of Daphnia clones revealed a defence-cost trade-off for helmet formation in the Bythotrephes, and for spina elongation in the Leptodora treatment. Hence, despite Bythotrephes and Leptodora being closely related co-occurring predators, Daphnia responds with a unique combination of trait changes and defence-cost trade-offs to the two predators. The presence of predator-specific clonal defence-cost trade-offs suggests that the presence of these invertebrate predators can drive different evolutionary processes in natural zooplankton communities. Disentangling the evolutionary ecology of phenotypic responses of prey species to co-occurring predators will require multi-trait, multi-clone studies of induced antipredator defences.

2022, Brendle, Michael, Weber, Nick, Valiyev, Mahammad, May, Norman, Schulze, Robert, Böhm, Alexander, Moerkotte, Guido, Grossniklaus, Michael

Enterprises increasingly move their databases into the cloud. As a result, database-as-a-service providers are challenged to meet the performance guarantees assured in service-level agreements (SLAs) while keeping hardware costs as low as possible. Being cost-effective is particularly crucial for cloud databases where the provisioned amount of DRAM dominates the hardware costs. A way to decrease the memory footprint is to leverage access skew in the workload by moving rarely accessed cold data to cheaper storage layers and retaining only frequently accessed hot data in main memory. In this paper, we present SAHARA, an advisor that proposes a table partitioning for column stores with minimal memory footprint while still adhering to all performance SLAs. SAHARA collects lightweight workload statistics, classifies data as hot and cold, and calculates optimal or near-optimal range partitioning layouts with low optimization time using a novel cost model. We integrated SAHARA into a commercial cloud database and show in our experiments for real-world and synthetic benchmarks a memory footprint reduction of 2.5× while still fulfilling all performance SLAs provided by the customer or advertised by the DBaaS provider.

2002, Böhm, Alexander

Das Escherichia-coli-Maltosesystem besteht aus 10 Proteinen, die der Aufnahme und der Verwertung von Maltodextrinen dienen. Die Gene des Maltosesystems stehen unter Kontrolle des zentralen Aktivators MalT, der für die Transkription aller mal Gene essenziell ist. Durch Bindung des Induktors Maltotriose wird MalT von einer inaktiven in eine aktive Form überführt und stimuliert die Transkription des mal Regulons. Dem entgegen wirken eine Reihe von Proteinen, die die Expression der Maltosegene inhibieren. Eines dieser Proteine, MalK, ist die ATPase-Untereinheit des Maltodextrin-ABC-Transporters und selbst Teil des Maltosesystems. In dieser Arbeit wurden Studien zum Mechanismus und zur physiologischen Bedeutung der MalK-vermittelten Regulation des mal Regulons durchgeführt. Es wurde gezeigt, dass die MalK-vermittelte Repression auf einer Inhibition der MalT-Aktivität beruht. Darauf basierend wurden zwei Modelle zur Regulation des Maltosesystems gegenübergestellt. Darüber hinaus wurden Aspekte der Inducer Exclusion, des Transportmechanismus von ABC-Transportern und der Quartärstruktur von ABC-Transportern behandelt:
Eine Reihe von MalK Punktmutanten wurden isoliert, die spezifisch in ihrer Fähigkeit MalT zu inhibieren, gestört sind. Es wird postuliert, dass diese Mutanten eine verminderte Affinität von MalK zu MalT aufweisen. An Hand eines 3D-Modell des E. coli MalK Proteins wurde gezeigt, dass die Reste, die in diesen MalK Mutanten verändert sind, die MalT-Interaktionsstelle auf der Oberfläche der sogenannten regulatorischen Domäne von MalK definieren. Das 3D-Modell wurde weiterhin benutzt um bereits beschriebene Mutanten in einen strukturellen Kontext zu setzen. Dadurch wurden wichtige Beiträge zum Verständnis des Mechanismus der Inducer Exclusion und der Assemblierung von ABC-Transportern geleistet. Weiterhin wurden konservierte Sequenzmotive in der regulatorischen Domäne von ABC-Transportern entdeckt. Punktmutationen in diesen sogenannten "Regulatory Domain Motifs" von MalK führen zu einem transportnegativen Phänotyp der betroffenen Mutanten, der auf einer starken Verminderung der ATPase Aktivität beruht. Das ist ein Hinweis darauf, dass die regulatorische Domäne eine Rolle für die ATPase-Aktivität von MalK spielt. Dies ist bemerkenswert, da die regulatorische Domäne nur in einer Untergruppe aller prokaryotischen ABC-Transporter vorkommt und bisher angenommen wurde, dass alle ABC-Transporter den gleichen ATP-Hydrolyse-Mechanismus aufweisen.
In einer Reihe von in vitro Studien konnte bestätigt werden, dass MalK in Anwesenheit von ATP die MalT-Aktivität durch direkte Wechselwirkung inhibiert. Es wurden Hinweise gefunden, dass MalK in Anwesenheit von ADP zu einer Stimulation der MalT-Aktivität führt und dass MalT nicht nur mit cytoplasmatisch lokalisiertem MalK, sondern auch mit MalK im assemblierten Maltodextrin-ABC-Transporter interagiert. Dies ist konsistent mit einem neuen Modell der mal Genregulation: Dieses Modell besagt, dass die Bindung von Maltotriose zwar eine Vorraussetzung für MalT-Aktivität ist, die eigentliche Stimulation von MalT und damit die mal Genregulation aber durch die Transportrate des Maltodextrin-ABC-Transporters gesteuert wird.