Andreas Meier

Repair of Active and Silenced rDNA in Yeast THE CONTRIBUTIONS OF PHOTOLYASE AND TRANSCRIPTION-COUPLED NUCLEOTIDE EXCISION REPAIR

DNA repair by photolyase (photoreactivation) and nucleotide excision repair (NER) are the major pathways to remove UV-induced cyclobutane-pyrimidine dimers (CPDs). The nucleolus is a nuclear subcompartment containing the ribosomal RNA genes (rDNA) of which a fraction is transcribed by RNA polymerase I (RNAP-I), and the rest is silenced. Here yeast was used to investigate how photoreactivation and NER contribute to repair of active and inactive rDNA. Cells were irradiated with UV light and exposed to different repair conditions. Nuclei were isolated, and the active genes were separated from the inactive genes by restriction endonuclease digestion. CPDs were measured in total rDNA, in both fractions, and in the GAL10 gene. Repair in rDNA was as efficient as in GAL10 indicating that both pathways have unrestricted access to the nucleolus. Photoreactivation was much faster than NER and therefore was the predominant repair pathway. Active genes were faster repaired by photolyase than were silenced genes providing evidence for an open chromatin structure during repair. The transcribed strands of active genes, but not of inactive genes, were slightly faster repaired by NER providing evidence for transcription-coupled repair by RNAP-I. There was no pronounced inhibition of photoreactivation by RNAP-I in the transcribed strand, which is in contrast to genes transcribed by RNAP-II and suggests different stabilities of RNAP-I and RNAP-II stalled at CPDs.

Grundlagen der Computergrafik

Eine grafische oder bildliche Darstellung ersetzt oft umfangreiche Erklarungen und lasst einen Sachverhalt rascher beurteilen und bewerten. Dies gilt nicht nur beim manuellen Arbeiten sondern auch bei der automatisierten Informationsverarbeitung. Stellen wir uns einen Stadte- oder Raumplaner als Anwender eines rechnergestutzten Informationssystems vor. Er kann sich seine Planzahlen durch Grafiken und Statistiken ubersichtlich darstellen lassen. Bei grosser Informationsdichte helfen ihm Situationsplane und thematische Karten. Steht ihm ein dreidimensionales Stadte- oder Gelandemodell zur Verfugung, so erzeugt er perspektivische Ansichten oder Ausschnitte. Dieses kleine Beispiel illustriert die Bedeutung der grafischen Methoden, auf die wir im folgenden naher eingehen. Wichtige Standardbucher zur Grafik sind [Encarnacao/Strasser 1985], [Foley/VanDam 1982], [Giloi 1978] und [Newman/Sproull 1979]; zwei interessante Grafikbucher mit Programmierbeispielen stammen von [Harrington 1983] und [Rogers 1985].

Grundlagen der Geometrie: Vektoren und Abbildungen

Objekte der Computergrafik werden als Punktmengen im zwei- oder dreidimensionalen Euklidschen Zahlenraum eingefuhrt. Fur diesen Raum gelten die Gesetze der Vektoralgebra, bzw. der linearen Algebra. Nach einer allgemeinen Einfuhrung in n-dimensionale Vektorraume und Matrizen werden lineare zwei- und dreidimensionale Objekte (Punkte, Linien, Ebenen, Polygone) im kartesischen Vektorraum definiert. Danach folgen Transformationen, homogene Vektorraume, homogene Transformationen und Ansichtstransformationen.

Licht, Farbe und Beleuchtung

In diesem Kapitel wird das Farbempfinden des menschlichen Auges besprochen. Aus den physiologischen Prinzipien und der technischen Realisierung des Farb-mischens leiten wir die Farbmodelle RGB, CMY und HSV her, welche in der Computergrafik gebrauchlich sind. Im weiteren wird die Physik der Lichtausbreitung und Lichtreflexion sowie die davon abgeleiteten Beleuchtungsmodelle nach Lambert und Phong eingefuhrt.

Geräte und Methoden der Rastergrafik

Im Zeitalter der digitalen Medien haben Rastergrafikgerate die fruher ublichen Vektorgrafikgerate (Pen-Plotter, Vektorbildschirme) praktisch ganzlich abgelost. Stellvertretend fur Rastergrafikgerate wird in diesem Kapitel das Prinzip eines Videobildschirms basierend auf der Kathodenstrahlrohre erlautert, wie er bei Monitoren fur PCs und Workstations und bei Fernsehern verwendet wird. Fur die Realisierung von Rastergrafik mussen geometrische Objekte von ihrer Vektorreprasentation in eine Rasterdarstellung transformiert werden. Die Rasterkonversion von Linien und Polygonen ist Hauptthema dieses Kapitels.

Effiziente Datenstrukturen und Algorithmen der Computergeometrie

Effizientes Suchen und Sortieren gehoren zu den grundsatzlichen Problemstellungen der Informatik. Entsprechende Datenstrukturen und Algorithmen sind fur die Entwicklung von Betriebssystemen oder fur die effiziente Speicherung und Bearbeitung von Datenbanken entworfen worden. In diesem Kapitel behandeln wir wichtige Datenstrukturen und Algorithmen zur Darstellung und Verarbeitung geometrischer Sachverhalte, wie sie in der Computergrafik auftreten. Dazu mussen eindimensionale Such- und Sortierprobleme fur hohere Dimensionen verallgemeinert werden (z.B. Punkt-im-Polygon Test oder Bestimmung nachster Nachbarn im mehrdimensionalen Raum).

Entwicklungsstand der Computergrafik und Computergeometrie

Dieses Kapitel gibt einen Einblick in das Gebiet der grafischen und geometrischen Datenverarbeitung. Dazu skizzieren wir die historische Entwicklung, fuhren gleichzeitig die wichtigsten Begriffe ein und zeigen Querverbindungen zwischen verwandten Fachgebieten auf. Sie finden ebenfalls eine Kurzubersicht uber die Inhalte der einzelnen Kapitel.

Approximation von Kurven und Flächen

Die Approximation von Kurven und Flachen durch geeignete Polynome eroffnet in der Computergrafik ein breites Anwendungsspektrum. Fur den Modellbau von Fahrzeugen, Flugzeugen oder Schiffen sowie fur Fertigungsverfahren wie Giesen, Schmieden oder Tiefziehen konnen Interpolations- und Approximationsmethoden verwendet werden. Wir beschreiben im vorliegenden Kapitel vor allem Verfahren, die sich fur das rechnergestutzte Entwerfen sogenannter Freiformflachen eignen.

Datenstrukturen und Algorithmen zur Geometrie

Effizientes Suchen und Sortieren gehoren zu den grundsatzlichen Problemstellungen der Informatik (vergl. z.B. [Sedgewick 1984] oder [Wirth 1986]). Entsprechende Algorithmen sind bei der Entwicklung von Betriebssystemen oder fur die Auswertung von Datenbankabfragen entworfen worden. Obwohl ein Grossteil der heutigen Literatur sich bei Such- und Sortierprozessen auf den eindimensionalen Fall konzentriert, existieren in der Praxis viele mehrdimensionale Suchprobleme (Bestimmen nachster Nachbarn oder Punkt-im-Polygon-Test). Wir behandeln in diesem Kapitel wichtige Datenstrukturen und Algorithmen zur Darstellung und Bearbeitung geometrischer Sachverhalte, wie sie oft in der Computergrafik auftreten. Einen Uberblick uber das junge Fachgebiet geometrischer Datenstrukturen und Algorithmen gewinnt man in [Mehlhorn 1984], [Lee/Preparata 1984] und [Preparata/Shamos 1985].

Technisch-wissenschaftliche Anwendungen

Das technisch-wissenschaftliche Anwendungsgebiet fur grafische und geometrische Methoden ist gross, es reicht von der Erstellung einfacher zweidimensionaler Zeichnungen bis zur Simulation von kollisionsfreien Roboterbewegungen. Wir haben in fruheren Kapiteln immer wieder versucht, beim Beschreiben der einzelnen Datenstrukturen und Algorithmen motivierende Beispiele aus Anwendungen zu geben.