@phdthesis{Kaeser2007,
  author    = {Kaeser, Emanuel},
  title     = {Die Trennung von lateralen Interaktionsantworten und Helligkeitsantworten im Muster-Elektroretinogramm des Menschen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-25614},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2007},
  abstract  = {Das PERG gilt als Standardmethode, um den Funktionszustand der retinalen Ganglienzellen zu testen. Jedoch tragen im PERG neben diesen Ganglienzellen, welche zu den Komponenten lateraler Interaktion in der Retina z{\"a}hlen, auch lokale Mechanismen zur Entstehung der Reizantwort bei.Im Gegensatz zum PERG werden beim liERG unterschiedliche Frequenzen f{\"u}r die Reizdarbietung verwendet. Die Retina wird gezielt nach Reizantworten untersucht, welche durch laterale Interaktion der retinalen Zellen entstehen. In der vorliegenden Arbeit wurden mit Hilfe des liERGs die lokalen und lateralen Anteile des PERG getrennt, um sie untersuchen zu k{\"o}nnen und dadurch mehr Aufschluss {\"u}ber die Zusammensetzung und Entstehung des PERGs zu gewinnen. Letztendlich wurde anhand der erhobenen Daten und Erkenntnisse eine rechnerische Synthese des PERGs aus seinen Komponenten durchgef{\"u}hrt.},
  subject      = {PERG},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Kaltwasser2007,
  author    = {Kaltwasser, Christoph},
  title     = {Rekonstruktion und Simulation der Ausbreitung und R{\"u}ckbildung der elektrischen Erregung im Herzmuskel des Menschen : Visualisierung kardialer Potentiale mit Methoden der magnetresonanztomographischen Bildgebung, der kardialen Biosignalverarbeitung und der numerischen L{\"o}sung des Inversen Problems der Elektrokardiographie},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-26316},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2007},
  abstract  = {Die elektrophysiologischen Vorg{\"a}nge w{\"a}hrend der Depolarisation und Repolarisation des Myokards k{\"o}nnen mittels der Signale des 12-Kanal EKGs selbst bei Vorliegen großen Expertenwissens nur unzureichend beobachtet bzw. interpretiert werden. Grund hierf{\"u}r sind vor allen Dingen Inhomogenit{\"a}ten in der kardialen und thorakalen elektrischen Leitf{\"a}higkeit sowie die starke Signalabschw{\"a}chung in den durchlaufenen Geweben. Intrakardiale Verfahren der Signalableitung sind ein Ansatz zu L{\"o}sung dieses Problems; sie sind jedoch aufw{\"a}ndig und risikobehaftet. In dem in dieser Arbeit eingesetzten Verfahren hingegen konnte, durch patientenindividuelle Modellierung der Herz- und Thoraxanatomie sowie der Leitf{\"a}higkeitsverh{\"a}ltnisse, mittels numerischer Verfahren aus einer Vielzahl von Oberfl{\"a}chen-EKG Ableitungen auf die elektrophysiologischen Vorg{\"a}nge im Myokard in ihrem zeitlichen und {\"o}rtlichen Verlauf geschlossen werden (Inverses Problem der Elektrokardiographie). Es konnten bei gesunden Probanden sowie bei Patienten mit verschiedenen kardialen Pathologien zeitlich und {\"o}rtlich hochaufgel{\"o}ste Rekonstruktionen von epikardialen- und Transmembranpotentialverteilungen angefertigt werden. Es zeigte sich, dass insbesondere im Bereich großer Infarktnarben der Herzvorder- sowie der Herzhinterwand elektrophysiologische Auff{\"a}lligkeiten nachweisbar waren. So zeigten sich w{\"a}hrend der Depolarisationsphase Myokardareale mit einer verminderten Aktivit{\"a}t und Polarisationsumkehr, Bezirke mit verz{\"o}gerter Depolarisationsaktivit{\"a}t sowie Areale mit atypisch verlaufender Repolarisationsaktivit{\"a}t. Anhand der vorliegenden Ergebnisse konnte gezeigt werden, dass eine Rekonstruktion der physiologischen Abl{\"a}ufe im Myokard w{\"a}hrend der Depolarisation und der Repolarisation mit dem hierzu implementierten Verfahren m{\"o}glich ist. Anhand von elektroanatomischen Modellen konnten dar{\"u}ber hinaus die physiologische sowie die pathologisch ver{\"a}nderte Erregungsausbreitung im Myokard simuliert werden. Durch Verbesserung der Rekonstruktionsalgorithmen, der Methoden der Signalverarbeitung und der Regularisierung der L{\"o}sungsverfahren ist zuk{\"u}nftig eine weitere Verbesserung der Rekonstruktionsergebnisse zu erwarten. Vor dem klinischen Einsatz der Methode muss eine eingehende Validation erfolgen.},
  subject      = {Elektrophysiologie},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Marten2008,
  author    = {Marten, Holger},
  title     = {Rolle und Regulation von Anionenkan{\"a}len w{\"a}hrend der Stomabewegung als Reaktion auf Licht, CO2 und Wasserstress},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-29349},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {Die Stomata in der Epidermis von Pflanzen sind Poren, die den Gasaustausch mit der Atmosph{\"a}re regulieren. Die {\"O}ffnungsweite der Stomata kann ver{\"a}ndert werden, was eine Optimierung der CO2 Aufnahme f{\"u}r die Photosynthese erm{\"o}glicht und gleichzeitig den Wasserverlust durch Transpiration minimiert. Um diese Funktion zu erf{\"u}llen, k{\"o}nnen Stomata verschiedene Stimuli wie Wasserstress (durch Abscisins{\"a}ure), Licht und CO2 wahrnehmen. Die oben genannten Reize f{\"u}hren dann zu einer Aufnahme oder Abgabe von osmotisch aktiven Substanzen in zwei Schließzellen, welche die Stoma{\"o}ffnung kontrollieren. Die Rezeptoren zur Wahrnehmung dieser Stimuli, die intrazellul{\"a}ren Signalwege und die beteiligten Ionentransportproteine in den Schließzellen sind nur l{\"u}ckenhaft bekannt. In dieser Arbeit lag ein Hauptaugenmerk auf der Rolle von Anionenkan{\"a}len der Plasmamembran bei Stomabewegungen, sowie auf den Signalwegen welche diese Kan{\"a}le steuern. Die Aktivit{\"a}t der Anionenkan{\"a}le wurde mit der DEVC (Double Electrode Voltage Clamp) Einstich-Methode in Schließzellen in der intakten Pflanze gemessen, kombiniert mit Calcium Imaging durch den Ca2+ Indikator Farbstoff FURA2. Stomaschlussreaktionen werden durch Abscisins{\"a}ure (ABA), CO2 und Dunkelheit induziert und bei allen drei Stimuli konnten wir in Nicotiana tabacum eine Aktivierung von Anionenkan{\"a}len beobachten. Das f{\"u}hrt zu Anionenefflux aus den Schließzellen und einer Depolarisation der Plasmamembran, was wiederum Kalium-Efflux-Kan{\"a}le spannungsabh{\"a}ngig aktiviert. Der resultierende Verlust osmotisch aktiver Teilchen f{\"u}hrt dann zu Turgorabnahme der Schließzellen und Stomaschluss. Das zeitliche Muster der Anionenkanalaktivit{\"a}t bei dem Stomaschluss, ausgel{\"o}st durch CO2, Dunkelheit und ABA war bei allen Reizen {\"a}hnlich. Es zeigte sich eine charakteristische transiente starke und darauf folgende schw{\"a}chere Anionenkanalaktivit{\"a}t. Dieses konservierte Muster l{\"a}sst {\"U}berschneidungen bei der Signaltransduktion der verschiedenen Stimuli vermuten. Die gesteigerte Aktivit{\"a}t der Anionenkan{\"a}le w{\"a}hrend der Reaktion auf ABA und Dunkelheit wurde in ungef{\"a}hr der H{\"a}lfte der Antworten von einem Anstieg der zytosolischen Ca2+ Konzentration begleitet. Bei beiden Stimuli scheinen somit Ca2+ abh{\"a}ngig und unabh{\"a}ngig Signale intrazellul{\"a}r weitergeleitet zu werden. Allerdings war der Effekt der Ca2+ Signale auf die Aktivit{\"a}t der Anionenkan{\"a}le bei den beiden Stimuli unterschiedlich. Eine zytosolisch erh{\"o}hte Ca2+ Konzentration konnte bei Antworten auf ABA nicht mit einer erh{\"o}hten Anionenkanalaktivit{\"a}t in Verbindung gebracht werden, bei Dunkelheit hingegen wurde die Aktivit{\"a}t der Anionenkan{\"a}le in Anwesenheit von Ca2+ gesteigert. Die wichtige Rolle von Anionenkan{\"a}len beim Stomaschluss l{\"a}sst vermuten, dass ihre Deaktivierung eine Vorraussetzung f{\"u}r eine Stoma{\"o}ffnung ist. Blaulicht f{\"u}hrt bei niedrigen Photonen-Fluss Raten zu Stoma{\"o}ffnung und sollte daher Anionenkan{\"a}le inhibieren. {\"U}bereinstimmend damit konnten wir tats{\"a}chlich zeigen, dass Blaulicht in Schließzellen von Vicia faba und Arabidopsis thaliana Anionenkan{\"a}le deaktiviert. Diese Deaktivierung ist von den Phototropin-Blaulichtrezeptoren abh{\"a}ngig, da die Deaktivierung der Anionenkan{\"a}le in Arabidopsis thaliana phot1/phot2 Doppelmutanten nicht beobachtet werden konnte. Neben einer Blaulicht spezifischen Antwort {\"o}ffnen Stomata auch in Antwort auf photosynthetisch aktive Strahlung (PAR). Die PAR Wahrnehmung scheint zu einem wesentlichen Teil {\"u}ber Ver{\"a}nderungen der interzellul{\"a}ren CO2 Konzentration, ausgel{\"o}st durch die Photosyntheseaktivit{\"a}t des Mesophylls, stattzufinden (Roelfsema et al., 2002). In {\"U}bereinstimmung mit dieser Hypothese konnten wir in Schließzellen in Albino Blattarealen von Chlorophytum comosum und gebleichten Vicia faba keine Reaktion auf PAR beobachten, obwohl Schließzellen von Chlorophytum comosum in Albino Bereichen funktionierende Chloroplasten besitzen. Die Rolle von CO2 bei der PAR Antwort haben wir des Weiteren in NtMPK4 antisense Pflanzen untersucht. Stomata von NtMPK4 antisense Pflanzen haben nicht auf {\"A}nderungen in der atmosph{\"a}rischen CO2 Konzentration reagiert und zeigten eine stark reduzierte Antwort auf PAR. Diese Ergebnisse best{\"a}tigen die wichtige Rolle der intrazellul{\"a}ren CO2 Konzentration bei der PAR Antwort, sie zeigen aber auch, dass es anscheinend zus{\"a}tzlich zu CO2 noch ein weiteres PAR abh{\"a}ngiges Signal f{\"u}r Stoma{\"o}ffnung gibt.},
  subject      = {Elektrophysiologie},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Kugler2008,
  author    = {Kugler, Sabrina},
  title     = {Wirkung von Cannabinoiden auf die Tandemporenkaliumkan{\"a}le TASK-1 und TASK-3},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-27922},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {In dieser Arbeit wurde die Wirkung der unges{\"a}ttigten Fetts{\"a}ure Arachidons{\"a}ure, des Endocannabinoids Anandamid und des synthetischen Cannabinoid-Rezeptor-Agonisten WIN55,212-2 auf die Tandemporenkaliumkan{\"a}le TASK-1 und TASK-3 untersucht. Dazu wurden an Xenopus Oozyten, denen die entsprechende Kanal-RNA injiziert wurde, in der Zwei-Elektroden-Spannungsklemme elektrophysiologische Messungen durchgef{\"u}hrt. Zun{\"a}chst wurden f{\"u}r alle drei Substanzen Dosis-Wirkungs-Beziehungen bestimmt. Diese f{\"u}hrten zu folgenden Ergebnissen: • TASK-1 wird durch WIN55,212-2 um bis zu ca. 81\% gehemmt. Die IC50 betr{\"a}gt 0,83 µM. Anandamid besitzt eine IC50 von 1,92 µM und hemmt den Strom um bis zu ca. 71\%. Bei WIN55,212-2 bzw. bei Anandamid liegt mit einem Hill-Koeffizienten (nH) von 1,65 bzw. von 1,42 positive Kooperativit{\"a}t vor. Arachidons{\"a}ure hingegen inhibiert den Strom nur um bis zu ca. 63\%. Die IC50 betr{\"a}gt 11,3 µM. Der Hill-Koeffizient von 0,9 ergibt negative Kooperativit{\"a}t. • TASK-3 wird durch alle drei Substanzen deutlich weniger inhibiert. Die maximale Inhibition durch WIN55,212-2 [10µM] betr{\"a}gt 32,4\% (± 9,7). F{\"u}nf µM Anandamid bzw. 80 µM Arachidons{\"a}ure verursachen eine Hemmung um 32,1\% (± 5,4) bzw. um 20,3\% (± 5,5). Bei beiden Kanalproteinen wurde außerdem untersucht, welche Bedeutung den Aminos{\"a}uren in Position 243-248, die bei TASK-1 und TASK-3 mit Ausnahme einer Aminos{\"a}ure {\"u}bereinstimmen, bei der Wirkung von Cannabinoiden zukommt. Dazu wurden Mutationsstudien im Bereich des C-Terminus von TASK-1 und TASK-3 durchgef{\"u}hrt. • Es wurden die sechs Aminos{\"a}uren in Position 243-248 aus TASK-1 bzw. TASK-3 entfernt (TASK-1 [243-248] bzw. TASK-3 [243-248]). Die inhibitorische Wirkung von WIN55,212-, Anandamid und Arachidons{\"a}ure war bei TASK-1 [243-248] deutlich vermindert, w{\"a}hrend es bei TASK-3 [243-248] zu unterschiedlichen Effekten kam. • Der gesamte C-Terminus des TASK-1 wurde entfernt, mit Ausnahme der sechs Aminos{\"a}uren in Position 243-248. Außerdem wurden die endst{\"a}ndigen Aminos{\"a}uren RSSV an das Restprotein angef{\"u}gt, da diese f{\"u}r einen gut funktionierenden Transport in die Membran notwendig sind (TASK-1 [249-390RSSV]. Die Wirkungen von WIN55,212-2, Anandamid und Arachidons{\"a}ure entsprachen bei dieser Mutante denen, die beim TASK-1 [Wildtyp] beobachtet wurden. • Durch Punktmutation wurde beim TASK-3 Leucin an Position 247 durch Methionin ersetzt (TASK-3 [L247M]. Diese Mutante besitzt dadurch in Position 243-248 das gleiche Sequenzmotiv wie der TASK-1. Im Vergleich zum TASK-3 [Wildtyp] waren die Wirkungen der Cannabinoide bei dieser Mutante jedoch unver{\"a}ndert. Diese Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass die untersuchten Cannabinoide eine rezeptorunabh{\"a}ngige, spezifische und reversible inhibitorische Wirkung auf die Tandemporenkaliumkan{\"a}le TASK-1 und TASK-3 haben. Die Aminos{\"a}uren in Position 243-248 sind f{\"u}r diese Wirkung der Cannabinoide von wesentlicher Bedeutung.},
  subject      = {Kaliumkanal},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Unterlauft2008,
  author    = {Unterlauft, Jan Darius},
  title     = {Optimierung der Reizmuster zur Bestimmung des kortikalen Aktivit{\"a}tsbeginns bei multifokal evozierten Potenzialen (mfVEP)},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-27245},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {No abstract available},
  subject      = {Elektrophysiologie},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Breher2009,
  author    = {Breher, Stephanie},
  title     = {Die kardiale Funktion von Popdc1 in der Maus: Vom Gen zum Ph{\"a}n},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-37283},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Die Popeye domain containing (Popdc)-Gene bilden eine evolution{\"a}r stark konservierte Genfamilie mit pr{\"a}ferenzieller Expression im Herzen und in der Skelettmuskulatur. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass Popdc1 in kardialen Myozyten in Glanzstreifen, lateralen Membranen und im T-Tubuli-System exprimiert wird und mit Ionenkan{\"a}len und anderen myozyt{\"a}ren Membranproteinen wie Cav1.2, Caveolin 3 und NCX1 kolokalisiert ist. Im ventrikul{\"a}ren Reizleitungssystem ist die Expression von Popdc1 gegen{\"u}ber dem ventrikul{\"a}ren Arbeitsmyokard erh{\"o}ht, w{\"a}hrend Atrium und Sinusknoten nahezu {\"a}quivalente Expressionsdom{\"a}nen aufweisen. Mithilfe von elektrophysiologischen Untersuchungen konnte bei den Popdc1-Nullmutanten eine stressinduzierte Sinusbradykardie festgestellt werden, die altersabh{\"a}ngig auftritt und auf Sinuspausen zur{\"u}ckzuf{\"u}hren ist. Histologische Untersuchungen, unter Zuhilfenahme des Sinusknotenmarkers HCN4, zeigten einen Zellverlust im inferioren Teil des Sinusknotens. Popdc1 ist ein Transmembranprotein, das eine 150 Aminos{\"a}ure umfassende, stark konservierte Popeye-Dom{\"a}ne aufweist. F{\"u}r diese Dom{\"a}ne konnte auf struktureller Ebene eine Homologie zu zyklischen Nukleotid-Bindungsdom{\"a}nen vorhergesagt und eine Bindung an cAMP und cGMP experimentell demonstriert werden. Es handelt sich bei den Popdc-Proteinen um einen neuen Zweig der Bindungsproteine f{\"u}r zyklische Nukleotidmonophosphate (cNMP). Die Bindungssequenz weist signifikante Unterschiede zu anderen bereits identifizierten cNMP-Bindungsproteinen auf. Weiterhin wurde die Interaktion von Popdc1 mit TREK1, einem Mitglied der Tandemporenkan{\"a}le untersucht. Es zeigte sich, dass Popdc1 nach Koexpression in Froschoozyten, den TREK1-Strom erh{\"o}ht und dass die \&\#946;-adrenerge Inhibition des TREK1 Kanals durch Popdc1 verst{\"a}rkt wird. Im Arbeitsmyokard, im kardialen Reizleitungssystem und in kotransfizierten Cos7-Zellen werden beide Proteine {\"u}berlappend exprimiert. Diese Daten zeigen, dass Popdc1 eine wichtige Funktion bei der Regulation der Schrittmacheraktivit{\"a}t, der Aufrechterhaltung der Sinusknotenmorphologie und der Modulation von Ionenkan{\"a}len aufweist. Interessanterweise wurden von unserer Arbeitsgruppe bereits die gleichen Ph{\"a}notypen f{\"u}r die Popdc2 Maus beschrieben, sodass die Popdc Genfamilie {\"u}berlappende und redundante Funktionen aufweist.},
  subject      = {Sinusknoten},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Jeworutzki2009,
  author    = {Jeworutzki, Elena},
  title     = {Elektrophysiologische Untersuchungen zur fr{\"u}hen Erkennungsphase zwischen Pflanzen und Mikroorganismen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-47489},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {An der pflanzlichen Plasmamembran geschieht die erste Wahrnehmung von mikrobiellen Molek{\"u}len, die MAMPs genannt werden. MAMP/PAMP Rezeptoren leiten fr{\"u}he Abwehrantworten, wie die Produktion von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS), externe Alkalisierung oder Ethylen, ein. Die Arabidopsis FLS2 rezeptorartige Kinase (RLK) stellt einen plasmamembran-lokalisierten MAMP Rezeptor dar, der {\"u}ber die Detektion des Flagellum von Pseudomonas species, eine basale Immunit{\"a}t in Arabidopsis thaliana vermittelt. Flg22, der k{\"u}rzeste aktive Teil des bakteriellen Flagellins besteht aus 22 Aminos{\"a}uren und ist der bestuntersuchte bakterielle Elizitor. In der vorliegenden Arbeit zeigen wir eine starke Beteiligung von Ionenfl{\"u}ssen in der Initiationsphase der basalen Immunit{\"a}t. Unsere Messungen an intakten Arabidopsis Pflanzen und Pflanzengeweben sind in h{\"o}chstem Masse reproduzierbar und {\"o}ffnen eine neue Sicht, {\"u}ber die Natur von Ionentransporten in der Pflanzen - Mikroben Interaktion. Als Antwort auf die Applikation von flg22, haben wir nach einer Verz{\"o}gerungsphase von etwa 2 Minuten eine transiente, dosis-abh{\"a}ngige Depolarisation (EC50=0,2 nM) in Mesophyll- und Wurzelhaarzellen von A. thaliana messen k{\"o}nnen. Das um 2 Amins{\"a}uren k{\"u}rzere Peptid flg22 \&\#916;2 oder das Flagellin anderer Bakterien (Agrobacterium or Azospirillum) f{\"u}hrten zu keiner Membrandepolarisation. Ebenso konnten keine Membranspannungs{\"a}nderungen in dem Arabidopsis {\"O}kotypen Ws-0, dem der funktionelle FLS2 Rezeptor fehlt, detektiert werden. Die Komplementation von Ws-0 Pflanzen mit dem intakten FLS2 Rezeptorgen rief eine Resensibilisierung f{\"u}r flg22 hervor. Mit dem EF-Tu Elizitor Peptid aus E.coli, welches durch den Arabidopsis MAMP Rezeptor EFR detektiert wird, wurden {\"a}hnliche Ergebnisse erzielt. Auf der Basis von Aequorin wurden Kalzium-induzierte Lumineszenzmessungen durchgef{\"u}hrt, in denen ein transienter Anstieg der zytosolischen Kalziumkonzentration als Antwort auf die Applikation von flg22 gemessen werden konnte. Dosis-Abh{\"a}ngigkeitsmessungen von flg22 und [Ca2+]cyt wiesen zwei unterschiedliche EC50 Werte, von 43 ± 2 pM und 67 ± 42 nM, auf. M{\"o}glicherweise wird auf zwei verschiedene Kalziumpools zugegriffen oder es werden zwei verschiedene Kalziumleitf{\"a}higkeiten aktiviert. Die Ionenkanalaktivierung und folgende Depolarisation ben{\"o}tigt die aktive Rezeptorkinase. In bak1-4 Arabidopsis Pflanzen, in denen die FLS2 Untereinheit BAK1 - eine weitverbreitete RLK, die auch mit dem Brassinosteroid Rezeptor assoziiert ist - fehlt, konnte keine Depolarisation als Antwort auf flg22 gemessen werden. Arabidopsis Mesophyllzellen zeigten die typische Alkalisierung des Apoplasten als Antwort auf flg22. Nicht-invasive MIFETM Experimente mit Ionen-selektiven Elektroden ergaben, dass der pH-Anstieg durch einen Einstrom von Protonen hervorgerufen wurde. Zus{\"a}tzlich wurde ein Ausstrom von Chlorid und Kalium aufgezeichnet. {\"A}hnlich wie das Kalziumsignal waren alle detektierten Ionenstr{\"o}me von transienter Natur. Im zweiten Ansatz wurden Membranpotential-Messungen durchgef{\"u}hrt, w{\"a}hrend in der externen L{\"o}sung die Konzentrationen von Protonen, Kalzium, Kalium oder Anionen variiert wurden. Nur eine {\"A}nderung des Anionengradienten hatte einen entscheidenden Einfluss auf die flg22-induzierte Depolarisation, was die Wichtigkeit der Anionenkanalaktivierung unterstreicht. Exudat Analysen ergaben, dass Nitrat das bevorzugt transportierte Ion ist. Unter zahlreichen getesteten Ionenkanalblockern erwies sich lediglich Lanthan als effektiver Blocker des flg22-induzierten zytosolichen Kalziumanstiegs, des Protoneneinstroms und der Membrandepolarisation. Da Lanthan bekanntlich unspezifische Kationenkan{\"a}le blockt, kann man an diesem Punkt davon ausgehen, dass Kalzium-aktivierte Anionenkan{\"a}le die Membrandepolarisation vermitteln und darauf eine Aktivierung von ausw{\"a}rtsgerichteten Kaliumkan{\"a}len folgt. Zuk{\"u}nftige Studien mit Doppell{\"a}ufigen-Mikroelektroden Spannungsklemmexperimenten oder externen ionenselektiven Elektroden an intakten Schliesszellen werden helfen weitere Informationen {\"u}ber die Natur der Ionenkan{\"a}le in der basalen Immunit{\"a}t oder generell in der Pflanzen-Mikroben Interaktion zu erhalten. {\"U}ber die elektrophysiologische Charakterisierung der multiplen Ionenstr{\"o}me in der basalen Immunit{\"a}t hinaus, ist nat{\"u}rlich der n{\"a}chste wichtige Schritt das oder die Gene zu finden, die f{\"u}r die Ionenkan{\"a}le oder Transporter kodieren, die durch nicht nekrotisierende Elizitoren wie flg22 in der basalen Immunantwort in Pflanzen aktiviert werden.},
  subject      = {Calcium},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Hilse2009,
  author    = {Hilse, Claudia},
  title     = {Zeitgangmessung mit phasenkorrigierten Stimuli},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-38650},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Bekannte Methoden zur Optimierung von FAEP-basierenden H{\"o}rscreeningmethoden beruhen darauf, bessere Signal-Rausch-Verh{\"a}ltnisse durch m{\"o}glichst große Amplituden der evozeirten Potentiale zu schaffen. Große Potentiale k{\"o}nnen schnell und sicher im Mittelungsverfahren detektiert werden. Sie f{\"u}hren so zu einer Steigerung der Sensitivit{\"a}t und Spezifit{\"a}t und zu einer Verringerung der ben{\"o}tigten Messzeit bei den AEP-basierenden Screeningverfahren. Zu den Ans{\"a}tzen zur Optimierung der Reizmethodik z{\"a}hlz die hohe Reizratentechnik, die den Nachweis der Antworten {\"u}ber die Bildung von {\"U}berlappungspotentialen erlaubt. Die Zeitgang-BERA erm{\"o}glicht unter Bildung solcher auditorischer steady-state Potentiale (ASSR) die {\"U}berpr{\"u}fung mehrerer Pegelstufen.F{\"u}r ein FAEP-basierendes H{\"o}rscreening werden Reize mit breitem Frequenzspektrum verwendet, die große Antwortamplituden hervorrufen und große Teile der Kochlea, den H{\"o}rnerv und REgionen des Hirnstammes {\"u}berpr{\"u}fen. Der W{\"u}Chirp2005-Reiz ist ein breitbandiger Reiz, bei dem im Gegensatz zum {\"u}blich verwendeten Klick die Laufzeitverz{\"o}gerung der Wanderwellen, die zu einer nicht-synchronen Summenantwort f{\"u}hrt, ausgeglichen wurde. Vorliegende Arbeit befasst sich mit dem Einsatz solcher optimierter Reize in Stufenreizen f{\"u}r die Zeitgang-BERA. ZUm direkten Vergleich erfolgen Messdurchg{\"a}nge mit Klick-Stufenreizen. Untersucht wurden gesunde Neugeborene im Rahmen des universellen Neugeborenen-H{\"o}rscreenings der Universit{\"a}ts-HNO-Klinik W{\"u}rzburg unter Verwendung des Screeningger{\"a}tes MB 11 (MAICO Diagnostic GmbH, Berlin).Einer ersten Untersuchungsgruppe wurden Stufenreize bestehend aus vier aufeinanderfolgenden Reizen ansteigender Pegelwerte (30,40,50,60 dBnHL; Stufenreize I). Die Stufenreize der zweiten Gruppe entsprechen in ihrem Aufbau dem klassischen Zeitgangreiz nach Finkenzeller mit sechs Reizen (10,20,30,40,50,60dBnHL; Stufenreize II).Daraus resultieren unterschiedliche zeitliche Abst{\"a}nde zwischen der Einzelreizen (Stufenreize I: 10,81ms; Stufenreize II: 5ms). Bei den Einzelreizen handelt es sich in einer ersten Messungun normale Klicks (Klick-Stufenreize I bzw.II), in einer Zweiten werden W{\"u}Chirp2005-Reize (W{\"u}Chirp2005-Stufenreize I bzw. II) verwendet. Die Laufzeitkorrektur erfolgte nach dem linearen Kochlea-Modell von de Boer und der Frequenz-Transformation nach Greenwood. Der Spektralgehalt beider Einzelreizformen ist identisch (135 Hz bis 8kHz). Bei den Stufenreizen I f{\"u}hrte der Einsatz von W{\"u}Chirp2005-Reizen zu signifikant gr{\"o}ßeren Wellen V gegen{\"u}ber Klick-Reizen. Bei der im Neugeborenen-H{\"o}rscreening relevanten Pegelstufe 40 dBnHL waren bei 20 der 76 durchgef{\"u}hrten Messungen ausschließlich unter Darbietung der neuen Reize evozierte Potentiale nachzuweisen. Es konnte so u.a. gezeigt werden, dass W{\"U}Chirp2005-Reize die Spezifit{\"a}t der Screeningmethode erh{\"o}hen kann. Nach der Auswertung und Diskussion der Amplituden der evozierten Potentiale werden die Latenzen der evozierten Wellen V untersucht.},
  subject      = {Laufzeit},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Ruchty2010,
  author    = {Ruchty, Markus},
  title     = {Sensory basis of thermal orientation in leaf-cutting ants},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-48906},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {Leaf-cutting ants have a highly developed thermal sense which the insects use to regulate the own body temperature and also to optimize brood and fungus development. Apart from the already described temperature guided behaviors inside the nest it is unknown to what extent the ants may use their thermal sense outside the nest. As part of the present thesis, the question was addressed whether leaf-cutting ants (Atta vollenweideri) are able to learn the position of a warm object as landmark for orientation during foraging. Using absolute conditioning, it was shown that ten training trials are sufficient to elicit the association be-tween food reward and the temperature stimulus. In the test situation (without reward) a significantly higher amount of ants preferred the heated site compared to the unheated con-trol. Importantly, thermal radiation alone was sufficient to establish the learned association and served as orientation cue during the test situation (chapter IV). Based on the experi-mental design used in the previous chapter, the localization of thermosensitive neurons, which detect the underlying thermal stimuli, is restricted to the head or the antennae of the ants. The antennal sensillum coeloconicum is a potential candidate to detect the thermal stimuli during the orientation behavior. In chapter V the sensillum coeloconicum of Atta vollenweideri was investigated concerning its gross morphology, fine-structure and the phy-siology of the associated thermosensitive neuron. The sensillum is predominantly located on the apical antennal segment (antennal tip) where around 12 sensilla are clustered, and it has a peg-in-pit morphology with a double walled, multiporous peg. The sensory peg is deeply embedded in a cuticular pit, connected to the environment only by a tiny aperture. The sen-sillum houses three receptor neurons of which one is thermosensitive whereas the sensory modality of the other two neurons remains to be shown. Upon stimulation with a drop in temperature, the thermosensitve neuron responds with a phasic-tonic increase in neuronal activity (cold-sensitive neuron) and shows rapid adaptation to prolonged stimulation. In ad-dition, it is shown that thermal radiation is an effective stimulus for the thermosensitive neuron. This is the first evidence that sensilla coeloconica play an important role during the thermal orientation behavior described in chapter IV. During the test situation of the classic-al conditioning paradigm, the ants showed rapid antennal movements, indicating that they scan their environment in order to detect the heated object. Rapid antennal movements will result in rapid discontinuities of thermal radiation that re-quire thermosensitive neurons with outstanding sensitivity and high temporal resolution. In Chapter VI the question was addressed whether the thermosensitive neuron of the sensilla coeloconica fulfils these preconditions. Extracellular recordings revealed that the neuron is extremely sensitive to temperature transients and that, due to the response dynamics, an estimated stimulus frequency of up to 5 Hz can be resolved by the neuron. Already a tem-perature increase of only 0.005 °C leads to a pronounced response of the thermosensitive neuron. Through sensory adaptation, the sensitivity to temperature transients is maintained over a wide range of ambient temperatures. The discovered extreme sensitivity, the high temporal resolution and the pronounced adaptation abilities are further evidence support-ing the idea that sensilla coeloconica receive information of the thermal environment, which the ants may use for orientation. In order to understand how the ants use their thermal environment for orientation, it is ne-cessary to know where and how thermal information is processed in their central nervous system. In Chapter VII the question is addressed where in the brain the thermal information, specifically received by the thermosensitive neuron of sensilla coeloconica, is represented. By selectively staining single sensilla coeloconica, the axons of the receptor neurons could be tracked into the antennal lobe of Atta vollenweideri workers. Each of the three axons termi-nated in a single functional unit (glomerulus) of the antennal lobe. Two of the innervated glomeruli were adjacent to each other and are located lateral, while the third one was clear-ly separate and located medial in the antennal lobe. Using two-photon Ca2+ imaging of an-tennal lobe projection neurons, the general representation of thermal information in the antennal lobe was studied. In 11 investigated antennal lobes up to six different glomeruli responded to temperature stimulation in a single specimen. Both, warm- and cold-sensitive glomeruli could be identified. All thermosensitive glomeruli were located in the medial half of the antennal lobe. Based on the correlative evidence of the general representation of thermal information and the results from the single sensilla stainings, it is assumed that thermal information received by sensilla coeloconica is processed in the medial of the three target glomeruli. This part of the thesis shows the important role of the antennal lobe in temperature processing and links one specific thermosensitive neuron to its target region (a single glomerulus). In chapter V it was shown that the sensilla coeloconica are clustered at the antennal tip and have an extraordinary peg-in-pit morphology. In the last chapter of this thesis (Chapter VIII) the question is addressed whether the morphology of the sensilla coeloconica predicts the receptive field of the thermosensitive neuron during the detection of thermal radiation. The sensory pegs of all sensilla coeloconica in the apical cluster have a similar orientation, which was not constraint by the shape of the antennal tip where the cluster is located. This finding indicates that the sensilla coeloconica function as a single unit. Finally the hypothesis was tested whether a single sensillum could be direction sensitive to thermal radiation based on its eye-catching morphology. By stimulating the thermosensitive neuron from various angles around the sensillum this indeed could be shown. This is the last and most significant evi-dence that the sensilla coeloconica may be adapted to detect spatially distributed heated objects in the environment during the thermal landmark orientation of ants.},
  subject      = {Neurobiologie},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Vetter2012,
  author    = {Vetter, Sebastian},
  title     = {Elektrophysiologische Charakterisierung von STIM2-Knock-Out-M{\"a}usen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-77005},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2012},
  abstract  = {Um eine m{\"o}gliche elektrophysiologische, kardiale Ursache f{\"u}r den pl{\"o}tzlichen Tod von STIM2 Knock-Out M{\"a}usen zu pr{\"u}fen, wurde eine elektrophysiologische Charakterisierung mittels Ruhe- und Stress-EKG, telemetrischem Langzeit-EKG sowie Elektrophysiologischer Untersuchung durchgef{\"u}hrt. Hierbei konnte keine kardial-elektrophysiologische Grundlage f{\"u}r den pl{\"o}tzlichen Tod dieser Tiere gefunden werden.},
  subject      = {Knock-Out <Druckschrift>},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Koers2013,
  author    = {Koers, Sandra},
  title     = {Die Rolle der S-Typ Anionenkan{\"a}le in der Reaktion von Gerstenschließzellen auf Blumeria graminis f. sp. hordei},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-77335},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {In ihrer Evolution mussten Pflanzen Strategien entwickeln um sich sowohl gegen Pathogene aus der Luft als auch solche im Boden zu verteidigen. Diese Resistenzmechanismen der Pflanzen zu verstehen ist von h{\"o}chster Wichtigkeit f{\"u}r die moderne Gesellschaft. Die Weltbev{\"o}lkerung w{\"a}chst schnell, was zu der Notwendigkeit f{\"u}hrt, die landwirtschaftlichen Fl{\"a}chen m{\"o}glichst optimal zu nutzen. Ohne die Weiterentwicklung der landwirtschaftlichen Methoden wird eine ausreichende Versorgung mit Grundnahrungsmitteln nicht m{\"o}glich sein. Obwohl nicht viele Daten zu diesem Thema vorliegen, ist es sehr wahrscheinlich, dass ein hoher Prozentsatz der j{\"a}hrlichen Ernteverluste auf Pflanzenkrankheiten zur{\"u}ckzuf{\"u}hren ist (Orke et al. 1994, Pinstrup-Andersen; 2001). Der Ernteverlust ist nicht ausschließlich auf den Tod der infizierten Pflanze zur{\"u}ckzuf{\"u}hren, sondern vielmehr auf die sogenannten Resistenzkosten Walters und Heil; 2007). Um sich gegen das Pathogen zu sch{\"u}tzen m{\"u}ssen Ressourcen genutzt werden, die sonst f{\"u}r die korrekte Entwicklung der Pflanze, sowie der Samen und Fr{\"u}chte verwendet w{\"u}rden. Die pflanzliche Cuticula, welche die Blattoberfl{\"a}che bedeckt, ist die erste Verteidigungslinie gegen pathogene Microorganismen, die durch die Luft verbreitet werden. Um diese Barriere zu umgehen nutzen Bakterien und einige Pilze die Stomata als Eingang in den Apoplasten der Bl{\"a}tter. Dies kann durch die Pflanze allerdings verhindert werden, indem diese Poren geschlossen werden. Diese Schließzellantwort wurde zun{\"a}chst als Teil der Immunantwort auf Bakterien angesehen (Melotto et al. 2006). Nichtsdestotrotz konnte beobachtet werden, dass die Stomata auch w{\"a}hrend der Infektion des Mehltaupilzes schließen, obwohl dieser nicht durch die Stomata in das Blatt eindringen. Daher haben wir Einzelzellstudien an intakten Gerstenpflanzen vorgenommen um zu kl{\"a}ren, wie die Signale erkannt und weitergeleitet werden, die schließlich zum pathogen-induzierten Stomaschluss f{\"u}hren (Koers et al. 2011). Zusammengefasst kann gesagt werden, dass der Stomaschluss ein wichtiger Bestandteil der pflanzlichen Immunantwort ist. Innerhalb dieser Antwort der Stomata auf durch Wind {\"u}bertragene Pathogene, spielt die Aktivierung der S-Typ Anionenkan{\"a}le eine entscheidende Rolle. Es konnte dabei gezeigt werden, dass die Immunantwort die Licht-induzierte Inhibierung dieser Anionenkan{\"a}le außer Kraft setzt. S-Typ Anionenkan{\"a}le sind aber nicht allein in der Pathogenabwehr von Bedeutung, sondern auch in der Reaktion der Pflanzen auf Trockenstress. Es ist jedoch nicht bekannt, in wie weit sich die beiden Signalwege {\"u}berschneiden. Zusammen mit den neuen mutierten Gerstenlinien, werden die in dieser Arbeit beschriebenen Techniken zur Messung von Einzelzellen tiefere Einsichten in das Zusammenspiel zwischen Trockenstress und Pathogenabwehr in Pflanzen erm{\"o}glichen. Die daraus resultierenden Ergebnisse k{\"o}nnen zur Optimierung von Getreide f{\"u}r die moderne Landwirtschaft genutzt werden. Dies wird einer der wichtigsten Ans{\"a}tze sein, um die Menschheit auch in Zukunft mit ausreichend Nahrung versorgen zu k{\"o}nnen.},
  subject      = {Elektrophysiologie},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Araragi2013,
  author    = {Araragi, Naozumi},
  title     = {Electrophysiological investigation of two animal models for emotional disorders - serotonin transporter knockout mice and tryptophan hydroxylase 2 knockout mice},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-83265},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {Serotonin (5-HT) has been implicated in the regulation of emotions as well as in its pathological states, such as anxiety disorders and depression. Mice with targeted deletion of genes encoding various mediators of central serotonergic neurotransmission therefore provides a powerful tool in understanding contributions of such mediators to homeostatic mechanisms as well as to the development of human emotional disorders. Within this thesis a battery of electrophysiological recordings were conducted in the dorsal raphe nucleus (DRN) and the hippocampus of two murine knockout lines with deficient serotonergic systems. Serotonin transporter knockout mice (5-Htt KO), which lack protein responsible for reuptake of 5-HT from the extracellular space and tryptophan hydroxylase 2 knockout (Tph2 KO) mice, which lack the gene encoding the neuronal 5-HT-synthesising enzyme. First, 5-HT1A receptor-mediated autoinhibition of serotonergic neuron firing in the DRN was assessed using the loose-seal cell-attached configuration. Stimulation of 5-HT1A receptors by a selective agonist, R-8-hydroxy-2-(di-n-propylamino)tetralin (R-8-OH-DPAT), showed a mild sensitisation and a marked desensitisation of these receptors in Tph2 KO and 5-Htt KO mice, respectively. While application of tryptophan, a precursor of 5-HT and a substrate of Tph2, did not cause autoinhibition in Tph2 KO mice due to the lack of endogenously produced 5-HT, data from 5-Htt KO mice as well as heterozygous mice of both KO mice lines demonstrated the presence of autoinhibitory mechanisms as normal as seen in wildtype (WT) controls. When the Tph2-dependent step in the 5-HT synthesis pathway was bypassed by application of 5-hydroxytryptophan (5-HTP), serotonergic neurons of both Tph2 KO and 5-Htt KO mice showed decrease in firing rates at lower concentrations of 5-HTP than in WT controls. Elevated responsiveness of serotonergic neurons from Tph2 KO mice correspond to mild sensitisation of 5-HT1A receptors, while responses from 5-Htt KO mice suggest that excess levels of extracellular 5-HT, created by the lack of 5-Htt, stimulates 5-HT1A receptors strong enough to overcome desensitisation of these receptors. Second, the whole-cell patch clamp recording data from serotonergic neurons in the DRN showed no differences in basic electrophysiological properties between Tph2 KO and WT mice, except lower membrane resistances of neurons from KO mice. Moreover, the whole-cell patch clamp recording from CA1 pyramidal neurons in the hippocampus of 5-Htt KO mice showed increased conductance both at a steady state and at action potential generation. Lastly, magnitude of long-term potentiation (LTP) induced by the Schaffer collateral/commissural pathway stimulation in the ventral hippocampus showed no differences among Tph2 KO, 5-Htt KO, and WT counterparts. Taken together, lack and excess of extracellular 5-HT caused sensitisation and desensitisation of autoinhibitory 5-HT1A receptors, respectively. However, this may not directly translate to the level of autoinhibitory regulation of serotonergic neuron firing when these receptors are stimulated by endogenously synthesised 5-HT. In general, KO mice studied here showed an astonishing level of resilience to genetic manipulations of the central serotonergic system, maintaining overall electrophysiological properties and normal LTP inducibility. This may further suggest existence of as-yet-unknown compensatory mechanisms buffering potential alterations induced by genetic manipulations.},
  subject      = {Serotonin},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Ullrich2013,
  author    = {Ullrich, Sybille},
  title     = {Biochemische und biophysikalische Analyse der strukturellen Integrit{\"a}t von Channelrhodopsin 2 und dessen Mutanten},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-92006},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {Channelrhodopsin 2 (ChR2) aus dem Augenfleck von C. rheinhardtii geh{\"o}rt zur Gruppe der mikrobiellen Rhodopsine (Typ1-Rhodopsine). ChR2 besteht aus einem extrazellul{\"a}r gelegenen N-Terminus, 7 Transmembranhelices und einem zytosolisch gelegenen C-Terminus. Der lichtreaktive Bestandteil (Chromophor) all-trans-Retinal ist via Schiff´ Base kovalent an ein Lysinrest der siebten Transmembranhelix gebunden. Bei Applikation von Blaulicht isomerisiert all-trans- zu 13-cis-Retinal, was in einer Konformations{\"a}nderung und dem {\"O}ffnen des Kanals resultiert. Abh{\"a}ngig vom elektrochemischen Gradienten k{\"o}nnen ein- und zweiwertige Kationen in die Zelle ein- oder aus der Zelle herausstr{\"o}men. Eine retinalabh{\"a}ngige Stabilit{\"a}t konnte bereits f{\"u}r Bakteriorhodopsin (BR) best{\"a}tigt werden (Booth, Farooq et al. 1996, Turner, Chittiboyina et al. 2009, Curnow and Booth 2010), bez{\"u}glich ChR2 waren bisher nur wenige Daten verf{\"u}gbar (Hegemann, Gartner et al. 1991, Lawson, Zacks et al. 1991). Die heterologe Expression von wildtypischem und modifiziertem ChR2 in Oozyten von X. laevis erlaubte einen detaillierteren Einblick in die retinalabh{\"a}ngige Stabilit{\"a}t und pH-abh{\"a}ngige Dunkelleitf{\"a}higkeit von Guanidinium. Wildtypisches Chop2 zeigte bei Zugabe von Retinal zum Inkubationsmedium, direkt nach RNA-Injektion, Stromamplituden im µA-Bereich und deutliche Fluoreszenzintensit{\"a}ten. Ausschließlich endogen vorhandenes Retinal hatte verminderten Fluoreszenzen und Stromamplituden zur Folge, was auf ein geringes Vorhandensein von Chop2-Proteinen in der Plasmamembran hindeutete. Da die Inkubation {\"u}ber Nacht in retinalsupplementierter L{\"o}sung nur eine minimale Erh{\"o}hung des resultierenden Stromes erbrachte, deuten die in dieser Arbeit erhaltenen Ergebnisse stark auf eine verminderte Stabilit{\"a}t des Proteins bei fehlender Bindung des Kofaktors Retinal. Das Einf{\"u}gen einer aromatischen Aminos{\"a}ure (Y/F/W) an Position 159 f{\"u}hrte zu einer, von der Retinalsupplementation unabh{\"a}ngigen, in beiden Ans{\"a}tzen gleichwertigen Expressionsst{\"a}rke. Diese {\"a}usserte sich in {\"a}quivalenten Fluoreszenzintensit{\"a}ten. Die erhaltenen Stromamplituden wiesen eine starke Differenz auf: ohne Zugabe zus{\"a}tzlichen Chromophors lag die Stromst{\"a}rke bei nur wenigen Nanoampere, die bei Inkubation in einer retinalhaltigen L{\"o}sung {\"u}ber Nacht auf das Niveau von retinalsupplementierten Oozyten anstieg. Des Weiteren konnte die Zunahme der Stromamplitude innerhalb von 15 Minuten beobachtet werden, wenn die vermessenen Oozyten mit einer retinalhaltigen L{\"o}sung perfundiert wurden. Zusammengefasst weisen die Ergebnisse auf eine Stabilisierung des aromatisch substituierten Proteins hin. Bei der von Berndt et al. (2011) beschriebenen Mutante T159C konnten diese Eigenschaften nicht nachgewiesen werden. Die Modifikation der Retinalbindestelle (K257) in Verbindung mit einer aromatischen Substitution an Position 159 resultierte in deutlichen Fluoreszenzintensit{\"a}ten, unabh{\"a}ngig von der Retinalverf{\"u}gbarkeit bei, in beiden F{\"a}llen, fehlenden lichtaktivierten Str{\"o}men. Diese und die gleichwertigen Bandenst{\"a}rken des Proteinimmunoblots von aromatisch substituierten ChR2-Varianten unterst{\"u}tzen die Hypothese der retinalunabh{\"a}ngigen Stabilit{\"a}t zus{\"a}tzlich. Die Ergebnisse legen, im Falle von Chop2-WT, eine Degradation des Apoproteins nahe. Bei Einf{\"u}gen einer aromatischen AS an Position 159 ist das Apoprotein davor gesch{\"u}tzt (siehe Abb. 75). Infolge der strukturellen Similarit{\"a}t, dem Vorhandensein delokalisierter π-Elektronen und der r{\"a}umlichen Gr{\"o}ße der aromatischen AS ist eine strukturelle Ver{\"a}nderung des Apoproteins denkbar, die eine Degradation aufgrund von nunmehr unzug{\"a}nglichen Ubiquitinierungsstellen verhindert. Des Weiteren besteht die M{\"o}glichkeit, dass sich bei fehlender Bindung des Kofaktors Wassermolek{\"u}le in der N{\"a}he der Bindetasche befinden, welche von umliegenden Aminos{\"a}uren (u.a. T159, D156) unter großem Energieaufwand koordiniert werden und die strukturelle Integrit{\"a}t bis hin zur Degradation beeintr{\"a}chtigen k{\"o}nnen. Dies k{\"o}nnte durch eine Erh{\"o}hung der Hydrophobizit{\"a}t bei Einf{\"u}gen einer aromatischen Aminos{\"a}ure verhindert werden. Bei Substitutionen durch eine aromatische AS (Y/W/F) an Position 159 zeigte sich ein weiteres, bisher nicht beschriebenes, Charakteristikum. Bei Perfusion der Oozyten mit einer guanidiniumhaltigen L{\"o}sung, konnten in Abh{\"a}ngigkeit des pH-Wertes ohne die Applikation von Licht St{\"o}me im µA Bereich aufgezeichnet werden. Die Gr{\"o}ße der Stromamplitude korreliert hierbei mit dem Anstieg des pH-Wertes und der Konzentration an Guanidiniumionen der perfundierten L{\"o}sung und kann durch das Hinzuf{\"u}gen von 1mM Lanthan reversibel geblockt werden. Des Weiteren konnten die vorgenommenen Messungen die Ergebnisse der retinalabh{\"a}ngigen Degradation verifizieren, da der Einstrom von Gua+ sowohl bei retinalsupplementierter Inkubation, als auch bei ausschließlich endogen vorhandenem Retinal zu beobachten war. Des Weiteren zeigte auch die Doppelmutante T159Y/K257R trotz ihres Unverm{\"o}gens Retinal zu binden, die beschriebenen lichtunabh{\"a}ngigen Str{\"o}me. Die Ergebnisse bei Substitution durch Phenylalanin (F) stellen eine Abweichung des Musters dar. Bei Inkubation von T159F-injizierten Zellen bei ausschließlich endogen vorhandenem Retinal konnte eine stark erh{\"o}hte Guanidiniumleitf{\"a}higkeit festgestellt werden, diese kam jedoch bei retinalsupplementierter Inkubation nicht zum Tragen. Dies k{\"o}nnte ein Hinweis auf eine sterische Hinderung durch das gebundene Chromophor sein, die bei den Substitutionen durch Tyrosin und Tryptophan, m{\"o}glicherweise durch unterschiedliche chemische Eigenschaften der AS, nicht auftreten. Die hervorgerufene pH-Abh{\"a}ngigkeit kann in zwei m{\"o}glichen Ursachen begr{\"u}ndet liegen: • Vorhandensein einer (de)protonierbaren Gruppe wie Histidin, Arginin oder Lysin, die als pH-Sensor dienen k{\"o}nnte • Deprotonierung der Schiff´ Base durch Guandininium Das Vorhandensein eines pH-Sensors konnte durch die vorgenommenen Modifikationen von H114, R115, R120 und H249 nicht best{\"a}tigt werden. Bei Substitution von K257 (in Verbindung mit T159Y) zu Arginin (R) konnte weiterhin ein pH-abh{\"a}ngiger Gua+-Dunkelstrom festgestellt werden. Die Modifikation zu Alanin (A) oder Glutamin (Q) hingegen resultierte im Ausbleiben der Str{\"o}me. Der Austausch einer basischen zu einer neutralen Gruppe ohne protonierbaren Rest deutet auf die Beteiligung der Schiff´ Base bzw. der Aminos{\"a}ure an Position 257 am Mechanismus der Dunkelleitf{\"a}higkeit hin.},
  subject      = {Elektrophysiologie},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Hummel2014,
  author    = {Hummel, Maria},
  title     = {Neurophysiologische Ver{\"a}nderungen der H{\"o}rbahn w{\"a}hrend und nach Vestibularisschwannom-Operationen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-109102},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {Aufgrund von Fallberichten bei Patienten mit operativer Resektion eines Vestibularisschwannoms {\"u}ber verz{\"o}gerte Ertaubung bei endoperativ erhaltenem Resth{\"o}rverm{\"o}gen, war es das Ziel dieser Arbeit die intraoperative und fr{\"u}he postoperative Phase mittels ABR-Monitoring n{\"a}her zu charakterisieren und pr{\"a}diktive Faktoren f{\"u}r die postoperative Entwicklung und die resultierende H{\"o}rfunktion zu untersuchen. Dabei zeigte sich, dass der ABR-Befund sowohl zu Beginn der Operation als auch postoperativ mit dem jeweiligen H{\"o}rbefund korreliert. F{\"a}lle mit erhaltenem ABR und sekund{\"a}rer Ertaubung m{\"u}ssen am ehesten auf das Vorhandensein weniger noch leitender Fasern ohne funktionellen Nutzen oder eine Ver{\"a}nderung der Elektrophysiologie zur{\"u}ckgef{\"u}hrt werden. Die detaillierte Betrachtung des intraoperativen Verlaufes ergab eine Untergliederung in sechs Gruppen: - Gruppe 1: ABR-Verbesserung - Gruppe 2: ABR kontinuierlich erhalten - Gruppe 3: ABR tempor{\"a}r abweichend, letztlich erhalten - Gruppe 4: ABR verschlechtert im Vergleich zum Ausgangsniveau - Gruppe 5: ABR-Verlust intraoperativ bei fluktuierendem Verlauf - Gruppe 6: klarer intraoperativer ABR-Verlust, welche eine sinnvolle Korrelation mit dem H{\"o}rergebnis und der postoperativen Entwicklung zeigten. Im Gegensatz zur bisher verbreiteten Auffassung, dass die endoperative ABR-Qualit{\"a}t einen bleibenden Zustand nach den intraoperativen Ver{\"a}nderungen darstellt, wurde in dieser Studie erstmals nachgewiesen, dass in den ersten Stunden und mit weiteren Fluktuationen in der ersten Woche erhebliche Ver{\"a}nderungen auftreten mit erheblichen Auswirkungen auf das Endergebnis. Dar{\"u}ber hinaus konnten verschiedene Typen dieser ver{\"a}nderlichen physiologischen Funktionszust{\"a}nde identifiziert und hier erstmals beschrieben werden: - Gruppe mit stabilem und erhaltenem ABR - Gruppe mit fluktuierendem und erhaltenem ABR - Gruppe mit fluktuierendem und verlorenem ABR - Gruppe mit stabilem ABR-Verlust. In der Analyse und Korrelation der intra- mit den postoperativen Entwicklungen wurde die ABR-Qualit{\"a}t nach 60\% Tumorresektion als prognostisch signifikantes Merkmal erkannt. Ferner konnte nachgewiesen werden, dass Patienten mit postoperativem Erholungspotential als typisches Merkmal Tumore der Klasse T3A oder kleiner nach der Hannover Klassifikation zeigen. Diese Studie deutet darauf hin, dass sich der intraoperative Verlauf postoperativ fortsetzt. W{\"a}hrend bei intraoperativ instabilem Verlauf (Gruppen 3-5) sich postoperativ eine fluktuierende Entwicklung anschließt oder die ABR-Qualit{\"a}t sich sogar dauerhaft im Vergleich zum endoperativen Status {\"a}ndert, behalten Patienten mit intraoperativ stabilem Verlauf (Gruppen 1 und 2) oder mit verlorenem ABR (Gruppe 6) diesen Status auch in der fr{\"u}hen postoperativen Phase in der Regel bei. Im Hinblick auf m{\"o}gliche Empfehlungen zur mikrochirurgischen Strategie stellten sich die Phase der kn{\"o}chernen Er{\"o}ffnung des IAC sowie die direkte Pr{\"a}paration der Tumor-Nerven-Grenze als besonders gefahrentr{\"a}chtig heraus. Unter Kenntnis der zwar gegebenen aber begrenzten postoperativen Erholungschancen verschlechterter ABRs muss das chirurgische Vorgehen also in dieser Phase auf schonendste Pr{\"a}paration und rasche Reaktion auf kritisches Monitoring-Feedback ausgerichtet sein. Die Ergebnisse dieser Studie legen nahe bei Patienten mit auff{\"a}lligen intraoperativen ABR-Fluktuationen (intraoperative Gruppen 3, 4 und 5) postoperativ ein ABR-Monitoring bis zum 5. Tag nach Duraschluss durchzuf{\"u}hren. Auf der Grundlage der hier vorgelegten Studie ist ein postoperatives ABR-Monitoring gleichermaßen f{\"u}r Patienten mit erhaltenem oder erloschenem ABR jeweils nach Fluktuationen zu empfehlen, da sich intraoperative Fluktuationen fortsetzen und postoperativ sowohl ein ABR-Verlust als auch eine ABR-Erholung erfolgen kann. Dies ist besonders indiziert, wenn in Zukunft die medikament{\"o}sen Interventionsm{\"o}glichkeiten n{\"a}her evaluiert und weiterentwickelt sind, aber auch mit den aktuellen Standardmedikamenten HAES, Nimodipin und Kortison ist eine Unterst{\"u}tzung der Regeneration bei Feststellung einer postoperativen Verschlechterung zu empfehlen.},
  subject      = {Akustikusneurinom},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Ehmann2015,
  author    = {Ehmann, Nadine},
  title     = {Linking the active zone ultrastructure to function in Drosophila},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-118186},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Accurate information transfer between neurons governs proper brain function. At chemical synapses, communication is mediated via neurotransmitter release from specialized presynaptic intercellular contact sites, so called active zones. Their molecular composition constitutes a precisely arranged framework that sets the stage for synaptic communication. Active zones contain a variety of proteins that deliver the speed, accuracy and plasticity inherent to neurotransmission. Though, how the molecular arrangement of these proteins influences active zone output is still ambiguous. Elucidating the nanoscopic organization of AZs has been hindered by the diffraction-limited resolution of conventional light microscopy, which is insufficient to resolve the active zone architecture on the nanometer scale. Recently, super-resolution techniques entered the field of neuroscience, which yield the capacity to bridge the gap in resolution between light and electron microscopy without losing molecular specificity. Here, localization microscopy methods are of special interest, as they can potentially deliver quantitative information about molecular distributions, even giving absolute numbers of proteins present within cellular nanodomains. This thesis puts forward an approach based on conventional immunohistochemistry to quantify endogenous protein organizations in situ by employing direct stochastic optical reconstruction microscopy (dSTORM). Focussing on Bruchpilot (Brp) as a major component of Drosophila active zones, the results show that the cytomatrix at the active zone is composed of units, which comprise on average ~137 Brp molecules, most of which are arranged in approximately 15 heptameric clusters. To test for a quantitative relationship between active zone ultrastructure and synaptic output, Drosophila mutants and electrophysiology were employed. The findings indicate that the precise spatial arrangement of Brp reflects properties of short-term plasticity and distinguishes distinct mechanistic causes of synaptic depression. Moreover, functional diversification could be connected to a heretofore unrecognized ultrastructural gradient along a Drosophila motor neuron.},
  subject      = {Taufliege},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Guan2016,
  author    = {Guan, Chonglin},
  title     = {Functional and genetic dissection of mechanosensory organs of \(Drosophila\) \(melanogaster\)},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-146220},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2016},
  abstract  = {In Drosophila larvae and adults, chordotonal organs (chos) are highly versatile mechanosensors that are essential for proprioception, touch sensation and hearing. Chos share molecular, anatomical and functional properties with the inner ear hair cells of mammals. These multiple similarities make chos powerful models for the molecular study of mechanosensation. In the present study, I have developed a preparation to directly record from the sensory neurons of larval chos (from the lateral chos or lch5) and managed to correlate defined mechanical inputs with the corresponding electrical outputs. The findings of this setup are described in several case studies. (1) The basal functional lch5 parameters, including the time course of response during continuous mechanical stimulation and the recovery time between successive bouts of stimulation, was characterized. (2) The calcium-independent receptor of α-latrotoxin (dCIRL/Latrophilin), an Adhesion class G protein-coupled receptor (aGPCR), is identified as a modulator of the mechanical signals perceived by lch5 neurons. The results indicate that dCIRL/Latrophilin is required for the perception of external and internal mechanical stimuli and shapes the sensitivity of neuronal mechanosensation. (3) By combining this setup with optogenetics, I have confirmed that dCIRL modulates lch5 neuronal activity at the level of their receptor current (sensory encoding) rather than their ability to generate action potentials. (4) dCIRL´s structural properties (e.g. ectodomain length) are essential for the mechanosensitive properties of chordotonal neurons. (5) The versatility of chos also provides an opportunity to study multimodalities at multiple levels. In this context, I performed an experiment to directly record neuronal activities at different temperatures. The results show that both spontaneous and mechanically evoked activity increase in proportion to temperature, suggesting that dCIRL is not required for thermosensation in chos. These findings, from the development of an assay of sound/vibration sensation, to neuronal signal processing, to molecular aspects of mechanosensory transduction, have provided the first insights into the mechanosensitivity of dCIRL. In addition to the functional screening of peripheral sensory neurons, another electrophysiological approach was applied in the central nervous system: dCIRL may impact the excitability of the motor neurons in the ventral nerve cord (VNC). In the second part of my work, whole-cell patch clamp recordings of motor neuron somata demonstrated that action potential firing in the dCirl\(^K\)\(^O\) did not differ from control samples, indicating comparable membrane excitability.},
  subject      = {Taufliege},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Frenz2019,
  author    = {Frenz, Silke},
  title     = {Generierung und Evaluation von Mausmodellen f{\"u}r die auditorische Neuropathie},
  doi       = {10.25972/OPUS-17710},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-177101},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {Der H{\"o}rsinn ist f{\"u}r uns Menschen von entscheidender Bedeutung, um mit der Umwelt kommunizieren zu k{\"o}nnen. H{\"o}rst{\"o}rungen werden dabei in sensorineurale Erkrankungen der neuronalen Strukturen und nicht-sensorineurale Schallleitungsschwerh{\"o}rigkeiten unterschieden. In der vorliegenden Studie sollte es darum gehen zu untersuchen, inwiefern ein neues konditionelles Mausmodell, die Brn3.1 IRES Cre Maus, und ein bestehendes Mausmodell, die pmn-Maus, sich eignen, um die Erkrankung der auditorischen Neuropathie nachzubilden. Die Brn3.1 IRES Cre Maus wurde zur Evaluation der Expression von Cre-Rekombinase unter der Aktivit{\"a}t des Brn3.1 Promotors mit gefloxten Reporter-Mauslinien verkreuzt. Die pmn-Maus ist ein anerkanntes Modell einer Motoneuronerkrankung, hatte aber in vorherigen Untersuchungen erh{\"o}hte H{\"o}rschwellen gezeigt. Alle verwendeten Mauslinien wurden mittels ABR und DPOAE frequenzspezifisch untersucht, um die Funktion der Haarzellen im Corti´schen Organ zu evaluieren. Bei der pmn-Linie wurden die audiologischen Untersuchungen w{\"o}chentlich zwischen P21 und P35 durchgef{\"u}hrt. Zus{\"a}tzlich wurde das Corti´sche Organ zu diesen Zeitpunkten morphologisch untersucht. Es zeigte sich, dass alle verwendeten Mauslinien unauff{\"a}llige H{\"o}rschwellen verglichen zur Backgroundlinie C57BL/6 hatten sowie DPOAE-Antworten zeigten. Die Verkreuzung der Brn3.1 IRES Cre Linie mit den beiden Reporterlinien zeigte eine nachweisbare Cre-Rekombinase-Expression unter der Aktivit{\"a}t des Brn3.1 Promotors nur an den postnatalen Tagen P14 und P21. Diese Expression erfolgte mosaikartig in den {\"a}ußeren Haarzellen. Mit Hilfe einer RT-PCR wurde eine Diskrepanz zwischen Genotyp und Expression des Reporterproteins im Gewebe festgestellt. Dies ließ vermuten, dass die Expression von Cre-Rekombinase durch gene silencing Prozesse unterdr{\"u}ckt wurde und Brn3.1 als Promotor nicht leistungsstark genug war, um eine Cre-Rekombinase-Expression steuern zu k{\"o}nnen. Die pmn-Linie zeigte in ABR-Untersuchungen bereits zum Zeitpunkt P21 erh{\"o}hte H{\"o}rschwellen in allen untersuchten Frequenzen im Vergleich zum Wildtyp. DPOAE-Antworten waren in der pmn-Linie nur bedingt ausl{\"o}sbar. Es zeigte sich in der morphologischen Evaluation ein Verlust von {\"a}ußeren Haarzellen {\"u}ber die gesamte L{\"a}nge des Corti´schen Organes. Durch einen TUNEL-Assay konnte das Absterben dieser Zellen durch apoptotische Vorg{\"a}nge nachgewiesen werden. Der pmn-Ph{\"a}notyp entsteht durch eine Mutation im TBCE Gen. Dieses Gen kodiert f{\"u}r ein Protein, welches einen stabilisierenden Einfluss auf die Organisation der Mikrotubuli hat. Die TBCE-Verteilung im Corti´schen Organ zeigte, dass dieses haupts{\"a}chlich in den {\"a}ußeren Haarzellen und inneren St{\"u}tzzellen exprimiert wird und damit wahrscheinlich einen bedeutenden Einfluss auf die Erhaltung der Haarzellen hat. Eine Analyse des H{\"o}rnervs zeigte einen Verlust von Mikrotubuli. Neben diesen in vivo Untersuchungen sollte außerdem eine gliazellfreie Kultur von dissoziierten auditorischen Neuronen etabliert werden. Hierf{\"u}r wurden mehrere Faktoren einer Prim{\"a}rzellkultur in Bezug auf ihren Einfluss auf die Gesamtzellzahl, den prozentualen Neuronanteil und die Axonl{\"a}nge der Neurone untersucht. Das Medium, die Beschichtung des Zellkulturgef{\"a}ßes, die Gabe von Neurotrophinen/Zytokinen und der Einsatz eines Zytostatikums wurden separat untersucht. Es zeigte sich, dass das Medium, die Beschichtung und Neurotrophin-/Zytokingabe haupts{\"a}chlich einen Einfluss auf das axonale L{\"a}ngenwachstum von Neuronen haben. Den Prozentsatz der Neurone beeinflusste nur der Einsatz des Zytostatikums Cytosin-β-D-arabinofuranosid (AraC) signifikant. Die Ergebnisse wurden auch im Zusammenhang mit der reellen Neuronanzahl in Kultur gesehen. Es ergab sich weiterhin eine Pr{\"a}ferenz f{\"u}r DMEM- {\"u}ber NB-Medium sowie f{\"u}r zus{\"a}tzliche Lamininbeschichtung, f{\"u}r den Einsatz des Zytokins LIF gegen{\"u}ber den neurotrophen Faktoren BDNF und NT-3 und die Gabe des Zytostatikums AraC ab Tag 2 nach Ausplattierung in einer Konzentration von 5-10 µM. Ein kombinatorischer Einsatz dieser Pr{\"a}ferenzen spiegelte in Summe die Ergebnisse der Versuchsreihen Neurotrophine/Zytokin und AraC wieder. Der Anteil der Neurone in der Kultur konnte im Durchschnitt auf 10-12 \% gesteigert werden. Eine Verschiebung des Glia-/Neuronenanteils zugunsten letzterer ist vermutlich nur durch den Einsatz weiterer Faktoren oder anderer Methoden m{\"o}glich. Die untersuchten Mausmodelle zeigten auf Grund der Untersuchungsergebnisse nur teilweise {\"A}hnlichkeiten mit der Erkrankung der auditorischen Neuropathie. Die Erkenntnisse zur pmn-Mauslinie {\"u}ber das frequenzspezifische H{\"o}rverm{\"o}gen und die morphologische Degeneration im Corti´schen Organ im altersabh{\"a}ngigen Verlauf k{\"o}nnen aber hilfreich sein, um neben der motorischen auch die sensorische Degeneration dieser Pathologie besser zu verstehen. Zudem konnten auch umfassende Erkenntnisse f{\"u}r die Kultur von dissoziierten auditorischen Neuronen der Maus in Bezug auf verschiedene Variablen erhalten werden.},
  subject      = {Audiologie},
  language  = {de}
}
@phdthesis{RamirezPasos2019,
  author    = {Ramirez Pasos, Uri Eduardo},
  title     = {Subthalamic Nucleus Neural Synchronization and Connectivity during Limbic Processing of Emotional Pictures: Evidence from Invasive Recordings in Patients with Parkinson's Disease},
  doi       = {10.25972/OPUS-16985},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-169850},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {In addition to bradykinesia and tremor, patients with Parkinson's disease (PD) are known to exhibit non-motor symptoms such as apathy and hypomimia but also impulsivity in response to dopaminergic replacement therapy. Moreover, a plethora of studies observe differences in electrocortical and autonomic responses to both visual and acoustic affective stimuli in PD subjects compared to healthy controls. This suggests that the basal ganglia (BG), as well as the hyperdirect pathway and BG thalamocortical circuits, are involved in affective processing. Recent studies have shown valence and dopamine-dependent changes in synchronization in the subthalamic nucleus (STN) in PD patients during affective tasks. This thesis investigates the role of dopamine, valence, and laterality in STN electrophysiology by analyzing event-related potentials (ERP), synchronization, and inter-hemispheric STN connectivity. STN recordings were obtained from PD patients with chronically implanted electrodes for deep brain stimulation during a passive affective picture presentation task. The STN exhibited valence-dependent ERP latencies and lateralized 'high beta' (28-40 Hz) event-related desynchronization. This thesis also examines the role of dopamine, valence, and laterality on STN functional connectivity with the anterior cingulate cortex (ACC) and the amygdala. The activity of these limbic structures was reconstructed using simultaneously recorded electroencephalographic signals. While the STN was found to establish early coupling with both structures, STN-ACC coupling in the 'alpha' range (7-11 Hz) and uncoupling in the 'low beta' range (14-21 Hz) were lateralized. Lateralization was also observed at the level of synchrony in both reconstructed sources and for ACC ERP amplitude, whereas dopamine modulated ERP latency in the amygdala. These results may deepen our current understanding of the STN as a limbic node within larger emotional-motor networks in the brain.
},
  subject      = {Nucleus subthalamicus},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Dindas2019,
  author    = {Dindas, Julian},
  title     = {Cytosolic Ca\(^2\)\(^+\), a master regulator of vacuolar ion conductance and fast auxin signaling in \(Arabidopsis\) \(thaliana\)},
  doi       = {10.25972/OPUS-15863},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-158638},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {Das Phytohormon Auxin erf{\"u}llt wichtige Funktionen bei der Initiierung von pflanzlichen Geweben und Organen, wie auch in der Steuerung des Wurzelwachstums im Zusammenspiel mit {\"a}ußeren Reizen wie Schwerkraft, Wasser- und N{\"a}hstoffverf{\"u}gbarkeit. Diese Funktionen basieren dabei vor allem auf der Auxin-abh{\"a}ngigen Regulation von Zellteilung und -streckung. Wichtig f{\"u}r letzteres ist dabei die Kontrolle des Zellturgors durch die Vakuole. Als Speicher f{\"u}r N{\"a}hrstoffe, Metabolite und Toxine sind Vakuolen von essentieller Bedeutung. Vakuol{\"a}r gespeicherte Metabolite und Ionen werden sowohl {\"u}ber aktive Transportprozesse, als auch passiv durch Ionenkan{\"a}le, {\"u}ber die vakuol{\"a}re Membran mit dem Zytoplasma ausgetauscht. In ihrer Funktion als second messenger sind Kalziumionen wichtige Regulatoren, aber auch Gegenstand vakuol{\"a}rer Transportprozesse. {\"A}nderungen der zytosolischen Kalziumkonzentration wirken nicht nur lokal, sie werden auch mit einer Signalweiterleitung {\"u}ber l{\"a}ngere Distanzen in Verbindung gebracht. Im Rahmen dieser Arbeit wurden elektrophysiologische Methoden mit bildgebenden Methoden kombiniert um Einblicke in das Zusammenspiel zwischen zytosolischen Kalziumsignalen, vakuol{\"a}rer Transportprozesse und der Auxin-Physiologie im intakten pflanzlichen Organismus zu gewinnen. Kalziumsignale sind an der Regulierung vakuol{\"a}rer Ionenkan{\"a}le und Transporter beteiligt. Um dies im intakten Organismus zu untersuchen wurden im Modellsystem junger Wurzelhaare von Arabidopsis thaliana Messungen mit intrazellul{\"a}ren Mikroelektroden durchgef{\"u}hrt. Mittels der Zwei-Elektroden-Spannungsklemm-Technik konnte best{\"a}tigt werden, dass die vakuol{\"a}re Membran der limitierende elektrische Wiederstand w{\"a}hrend intravakuol{\"a}rer Messungen ist und so gemessene Ionenstr{\"o}me in der Tat nur die Str{\"o}me {\"u}ber die vakuol{\"a}re Membran repr{\"a}sentieren. Die bereits bekannte zeitabh{\"a}ngige Abnahme der vakuol{\"a}ren Leitf{\"a}higkeit in Einstichexperimenten konnte weiterhin mit einer einstichbedingten, transienten Erh{\"o}hung der zytosolischen Kalziumkonzentration korreliert werden. Durch intravakuol{\"a}re Spannungsklemmexperimente in Wurzelhaarzellen von Kalziumreporterpflanzen konnte dieser Zusammenhang zwischen vakuol{\"a}rer Leitf{\"a}higkeit und der zytosolischen Kalziumkonzentration best{\"a}tigt werden. Die Vakuole ist jedoch nicht nur ein Empf{\"a}nger zytosolischer Kalziumsignale. Da die Vakuole den gr{\"o}ßten intrazellul{\"a}ren Kalziumspeicher darstellt, wird seit Langem diskutiert, ob sie auch an der Erzeugung solcher Signale beteiligt ist. Dies konnte in intakten Wurzelhaarzellen best{\"a}tigt werden. {\"A}nderungen des vakuol{\"a}ren Membranpotentials wirkten sich auf die zytosolische Kalziumkonzentration in diesen Zellen aus. W{\"a}hrend depolarisierende Potentiale zu einer Erh{\"o}hung der zytosolischen Kalziumkonzentration f{\"u}hrten, bewirkte eine Hyperpolarisierung der vakuol{\"a}ren Membran das Gegenteil. Thermodynamische {\"U}berlegungen zum passiven und aktiven Kalziumtransport {\"u}ber die vakuol{\"a}re Membran legten dabei den Schluss nahe, dass die hierin beschriebenen Ergebnisse das Verhalten von vakuol{\"a}ren H+/Ca2+ Austauschern wiederspiegeln, deren Aktivit{\"a}t durch die protonenmotorische Kraft bestimmt wird. Im Rahmen dieser Arbeit stellte sich weiterhin heraus, dass zytosolisches Kalzium ebenso ein zentraler Regulator eines schnellen Auxin-induzierten Signalweges ist, {\"u}ber den der polare Transport des Hormons reguliert wird. Im gleichen Modellsystem junger Wurzelhaare konnte gezeigt werden, dass die externe Applikation von Auxin eine sehr schnelle, Auxinkonzentrations- und pH-abh{\"a}ngige Depolarisation des Plasmamembranpotentials zur Folge hat. Synchron zur Depolarisation des Plasmamembranpotentials wurden im Zytosol transiente Kalziumsignale registriert. Diese wurden durch einen von Auxin aktivierten Einstrom von Kalziumionen durch den Ionenkanal CNGC14 hervorgerufen. Experimente an Verlustmutanten als auch pharmakologische Experimente zeigten, dass zur Auxin-induzierten Aktivierung des Kalziumkanals die Auxin-Perzeption durch die F-box Proteine der TIR1/AFB Familie erforderlich ist. Durch Untersuchungen der Auxin-abh{\"a}ngigen Depolarisation wie auch des Auxin-induzierten Einstroms von Protonen in epidermale Wurzelzellen von Verlustmutanten konnte gezeigt werden, dass die sekund{\"a}r aktive Aufnahme von Auxin durch das hochaffine Transportprotein AUX1 f{\"u}r die schnelle Depolarisation verantwortlich ist. Nicht nur die zytosolischen Kalziumsignale korrelierten mit der CNGC14 Funktion, sondern ebenso die AUX1-vermittelte Depolarisation von Wurzelhaaren. Eine unver{\"a}nderte Expression von AUX1 in der cngc14 Verlustmutante legte dabei den Schluss nahe, dass die Aktivit{\"a}t von AUX1 posttranslational reguliert werden muss. Diese Hypothese erfuhr Unterst{\"u}tzung durch Experimente, in denen die Behandlung mit dem Kalziumkanalblocker Lanthan zu einer Inaktivierung von AUX1 im Wildtyp f{\"u}hrte. Die zytosolische Beladung einzelner epidermaler Wurzelzellen mit Auxin hatte die Ausbreitung lateraler und acropetaler Kalziumwellen zur Folge. Diese korrelierten mit einer Verschiebung des Auxin-Gradienten an der Wurzelspitze und unterst{\"u}tzten somit eine hypothetische Kalziumabh{\"a}ngige Regulation des polaren Auxin Transports. Ein Model f{\"u}r einen schnellen, Auxin induzierten und kalziumabh{\"a}ngigen Signalweg wird pr{\"a}sentiert und dessen Bedeutung f{\"u}r das gravitrope Wurzelwachstum diskutiert. Da die AUX1-vermittelte Depolarisation in Abh{\"a}ngigkeit von der externen Phosphatkonzentration variierte, wird die Bedeutung dieses schnellen Signalwegs ebenso f{\"u}r die Anpassung des Wurzelhaarwachstums an eine nicht ausreichende Verf{\"u}gbarkeit von Phosphat diskutiert.},
  subject      = {Ackerschmalwand},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Grotemeyer2019,
  author    = {Grotemeyer, Alexander},
  title     = {Characterisation and application of new optogenetic tools in \(Drosophila\) \(melanogaster\)},
  doi       = {10.25972/OPUS-17879},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-178793},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {Since Channelrhodopsins has been described first and introduced successfully in freely moving animals (Nagel et al., 2003 and 2005), tremendous impact has been made in this interesting field of neuroscience. Subsequently, many different optogenetic tools have been described and used to address long-lasting scientific issues. Furthermore, beside the 'classical' Channelrhodopsin-2 (ChR2), basically a cation-selective ion channel, also altered ChR2 descendants, anion selective channels and light-sensitive metabotropic proteins have expanded the optogenetic toolbox. However, in spite of this variety of different tools most researches still pick Channelrhodopsin-2 for their optogenetic approaches due to its well-known kinetics. In this thesis, an improved Channelrhodopsin, Channelrhodopsin2-XXM (ChR2XXM), is described, which might become an useful tool to provide ambitious neuroscientific approaches by dint of its characteristics. Here, ChR2XXM was chosen to investigate the functional consequences of Drosophila larvae lacking latrophilin in their chordotonal organs. Finally, the functionality of GtACR, was checked at the Drosophila NMJ. For a in-depth characterisation, electrophysiology along with behavioural setups was employed. In detail, ChR2XXM was found to have a better cellular expression pattern, high spatiotemporal precision, substantial increased light sensitivity and improved affinity to its chromophore retinal, as compared to ChR2. Employing ChR2XXM, effects of latrophilin (dCIRL) on signal transmission in the chordotonal organ could be clarified with a minimum of side effects, e.g. possible heat response of the chordotonal organ, due to high light sensitivity. Moreover, optogenetic activation of the chordotonal organ, in vivo, led to behavioural changes. Additionally, GtACR1 was found to be effective to inhibit motoneuronal excitation but is accompanied by unexpected side effects. These results demonstrate that further improvement and research of optogenetic tools is highly valuable and required to enable researchers to choose the best fitting optogenetic tool to address their scientific questions.},
  subject      = {Optogenetik},
  language  = {en}
}