@phdthesis{Spall2004,
  author    = {Spall, Thomas},
  title     = {Optische Visualisierung neuronaler Aktivit{\"a}t : Etablierung des in-vivo Calcium-Imaging mit dem genetisch codierten Sensor Yellow Cameleon 2.1 und Untersuchung der olfaktorischen Codierung im Gehirn von Drosophila melanogaster},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-11575},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2004},
  abstract  = {Die Messung der r{\"a}umlich aufgel{\"o}sten Aktivit{\"a}t von neuronalen Zellverb{\"a}nden ist ein wichtiges Werkzeug, um die Funktionsweise von Gehirnen zu verstehen. F{\"u}r diese Arbeit diente die Fruchtfliege Drosophila melanogaster mit ihrer gut beschriebenen Genetik und Neurobiologie als Untersuchungsobjekt. Bei der vorgelegten Arbeit lag eine zweigeteilte Aufgabenstellung vor: Zum einen wurde die Technik des in - vivo Calcium - Imagings mit Hilfe des genetisch codierten Sensors Yellow Cameleon 2.1 am Lehrstuhl komplett neu etabliert, zum anderen wurde mit der neuen Technik das Zusammenspiel der funktionellen Elemente neuronaler Systeme anhand der Fliegenolfaktorik untersucht. Sowohl die Experimente zur Depolarisation durch KCl, als auch die Experimente zur olfaktorischen Codierung, wurden mit dem Calciumsensor Yellow Cameleon 2.1 durchgef{\"u}hrt. Es wurde ausgehend von der Vorg{\"a}ngerversion Yellow Cameleon 2.0 durch gezielte Mutagenese von S{\"o}ren Diegelmann erstellt. Eine Photomultiplier - basierte in - vitro Funktionsanalyse des rekombinanten Sensorproteins ergab eine Zunahme der Ratio EYFP / ECFP mit steigender Calciumkonzentration. Dabei konnte auch der ratiometrische FRET - Effekt des Cameleons verdeutlicht werden: Mit steigender Calciumkonzentration verschiebt sich das Verh{\"a}ltnis von EYFP - Fluoreszenz zu ECFP - Fluoreszenz zu h{\"o}heren Ratiowerten. Durch Zugabe des Calciumchelators EGTA konnte außerdem die reversible Arbeitsweise des Sensors nachgewiesen werden. Das in die Fliege eingebrachte Yellow Cameleon 2.1 - Konstrukt wurde mittels der GAL4 - UAS - Technik in verschiedenen olfaktorischen Gehirnzentren exprimiert. Von besonderer Relevanz f{\"u}r die Experimente zur olfaktorischen Codierung war dabei die GAL4 - Treiberlinie GH146. Mit ihrer Hilfe konnte das Fusionsprotein in den olfaktorischen Projektionsneuronen des Fliegengehirns exprimiert, und so die Duftrepr{\"a}sentation im postsynaptischen Neuropil der Antennalloben bzw. in den pr{\"a}synaptischen Neuropilen der Calyces und des lateralen Protocerbrums untersucht werden: Die Stimulation von 3 individuellen Fliegen mit den D{\"u}ften Benzaldehyd, Isoamylacetat und Octanol liefert duftspezifische neuronale Aktivit{\"a}tsmuster im Antenallobus. Die auf die Duftstimuli mit Calciumsignalen reagierenden Areale haben eine Gr{\"o}ße von 10 - 30 µm, liegen also in der Gr{\"o}ßenordnung von individuellen Glomeruli. Die Duftrepr{\"a}sentation in den Antennalloben zeigt außerdem einen kombinatorischen Aspekt: Jeder Duft evoziert ein charakteristisches Aktivit{\"a}tsmuster bestehend aus einem oder mehreren Glomeruli. Die Aktivit{\"a}tsmuster verschiedener D{\"u}fte k{\"o}nnen sich {\"u}berlagern, d.h. individuelle Glomeruli k{\"o}nnen durch verschiedene D{\"u}fte aktiviert werden, das gesamte Aktivit{\"a}tsmuster, d.h. die Summe der aktivierten Glomeruli eines bestimmten Duftes, ist jedoch charakteristisch. Die Duftrepr{\"a}sentation in den Antennalloben von Drososophila geschieht also in Form eines glomerul{\"a}ren Codes, ein Prinzip der Duftverarbeitung, das auch in anderen Insekten und Vertebraten nachgewiesen werden konnte. F{\"u}r den Calyx des Pilzk{\"o}rpers ergaben sich innerhalb eines Individuums, bei wiederholter Stimulation mit demselben Duft, ebenfalls duftspezifische Aktivit{\"a}tsmuster. Dabei waren die auf den Duftstimulus hin antwortenden neuronalen Areale diskret {\"u}ber den Calyx hinweg verteilt. Insgesamt zeigt das hohe Maß an Reproduzierbarkeit der Aktivit{\"a}tsmuster f{\"u}r einen gegebenen Duft, dass im Calyx, wie in den Antennalloben, eine duftspezifische r{\"a}umliche Repr{\"a}sentation vorliegt. Der kombinatorische Aspekt der Codierung konnte auch hier beobachtet werden. Die einzelnen Spots der im Calyx gemessenen Aktivit{\"a}tsmuster liegen in der Gr{\"o}ßenordnung von 5 +/- 2 µm und entsprechen somit in ihrer Gr{\"o}ße den elektronenmikroskopisch beschriebenen Microglomeruli. Durch die Calcium - Imaging Experimente am lateralen Protocerebrum konnte nachgewiesen werden, dass die Erh{\"o}hung der Duftkonzentration eine r{\"a}umliche Ausdehnung des aktivierten Neuropils zur Folge hat. Die EYFP -, ECFP - und Ratio - Intensit{\"a}ten, die aus einer "Region of Interest" im anterioren Bereich des lateralen Protocerebrums berechnet wurden, zeigen weiterhin, dass mit steigender Duftkonzentration auch die St{\"a}rke des Calciumsignals zunimmt. Dabei gibt es zwischen den 4 getesteten D{\"u}ften statistisch signifikante Unterschiede: Methylcyclohexanol evoziert {\"u}ber den gesamten Verd{\"u}nnungsbereich hinweg die schw{\"a}chste neuronale Aktivit{\"a}t, Isoamylacetat evoziert in den Verd{\"u}nnungsstufen 10-3 und 10-1 die st{\"a}rkste neuronale Aktivit{\"a}t. D.h. neben der r{\"a}umlichen Ausdehnung des Signals, f{\"u}hrt die Konzentrationserh{\"o}hung auch zu einer gesteigerten Intensit{\"a}t des Calciumsignals, wobei sich die Signalintensit{\"a}ten f{\"u}r verschiedene D{\"u}fte und Verd{\"u}nnungsstufen unterscheiden k{\"o}nnen. Mit der verwendeten Versuchsanordnung und Datenauswertung, war es jedoch bislang nicht m{\"o}glich eine r{\"a}umliche Repr{\"a}sentation der D{\"u}fte im lateralen Protocerebrum nachzuweisen.},
  subject      = {Terpyridinderivate <2},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Fischer2004,
  author    = {Fischer, Matthias},
  title     = {Lokalisierung eines Ged{\"a}chtnisses bei Drosophila melanogaster},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-8050},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2004},
  abstract  = {Es konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, daß das olfaktorische Kurzzeitged{\"a}chtnis von Drosophila melanogaster in den Pilzk{\"o}rpern lokalisiert ist. Zu Beginn dieser Doktorarbeit war bekannt, daß die Pilzk{\"o}rper notwendig f{\"u}r das Geruchsged{\"a}chtnis sind. Drei unabh{\"a}ngige Methoden der Ablation bzw. Ver{\"a}nderung der biochemischen Eigenschaften der Pilzk{\"o}rper hatten zu dem selben Ergebnis gef{\"u}hrt, daß funktionierende Pilzk{\"o}rper unentbehrlich f{\"u}r den Aufbau eines Geruchsged{\"a}chtnisses sind. Noch informativer als ein Experiment, in dem durch Zerst{\"o}rung einer Struktur eine Leistung unm{\"o}glich gemacht wird ist der umgekehrte Weg, der durch einen gewebespezifischen „rescue" die Leistung wiederherstellt. Dazu wurde in dieser Arbeit das wildtypische Allel des Gens rutabaga in rut-mutanten Fliegen mit Hilfe des Gal4/UAS-Systems ausschließlich in den Pilzk{\"o}rpern, bzw., im Gegenexperiment, nur außerhalb der Pilzk{\"o}rper zur Expression gebracht. rut kodiert f{\"u}r die Adenylatcyclase I, die mit synaptischer Plastizit{\"a}t bei Drosophila, Aplysia und M{\"a}usen in Verbindung gebracht wird. Man geht davon aus, daß synaptische Plastizit{\"a}t die molekulare Grundlage f{\"u}r Lernen und Ged{\"a}chtnis ist. Die AC I stellt cAMP her, dessen Menge und pr{\"a}zise Regulation die {\"U}bertragungsst{\"a}rke an Neuronen beeinflußt. Eine St{\"o}rung dieses Signalweges z. B. durch die rut-Mutation f{\"u}hrt zu einer Beeintr{\"a}chtigung des Ged{\"a}chtnisses bei Drosophila. rut wurde mit Hilfe des in Drosophila etablierten Gal4/UAS-Systems exprimiert: Der gewebespezifisch aktive Hefe-Transkriptionsfaktor Gal4 f{\"u}hrt dazu, daß das hinter einen Gal4-spezifischen UAS-Promotor klonierte wildtypische rut-Gen in denjenigen Zellen transkribiert wird, in denen der Transkriptionsfaktor vorhanden ist. Dies wurde in einer rut-Mutante durchgef{\"u}hrt, so daß in allen anderen Zellen keine funktionierende AC I vorhanden war. Die rut-abh{\"a}ngige synaptische Plastizit{\"a}t wurde damit ausschließlich auf die gew{\"u}nschten Regionen beschr{\"a}nkt. Das Expressionsmuster der Gal4-Linien wurde durch Immuncytochemie (Anti-Tau) sichtbar gemacht. Diese Fliegen wurden in einem klassischen Konditionierungsexperiment auf ihr Geruchs-Ged{\"a}chtnis untersucht. Dazu wurden einer Gruppe von Fliegen nacheinander 2 Ger{\"u}che pr{\"a}sentiert, von denen einer mit Elektroschocks gepaart war. Nach ca. 2 min konnten diese Fliegen sich f{\"u}r einen der beiden Ger{\"u}che entscheiden, die nun gleichzeitig aus 2 unterschiedlichen Richtungen dargeboten wurden. Je nach Lernleistung entschieden sich mehr oder weniger Fliegen f{\"u}r den vorher unbestraften Geruch. Es ergab sich, daß der Ort im Gehirn, an dem die wildtypische AC I exprimiert wurde, {\"u}ber die H{\"o}he des Ged{\"a}chtniswertes entschied: Die AC I ausschließlich in den Pilzk{\"o}rpern gew{\"a}hrte ein v{\"o}llig normales Ged{\"a}chtnis, wogegen die AC I außerhalb der Pilzk{\"o}rper das Ged{\"a}chtnis nicht gegen{\"u}ber der rut-Mutante verbessern konnte. Die Analyse der Expressionsverteilung von insgesamt 9 getesteten Fliegenlinien mißt {\"u}berdies dem \&\#61543;-Lobus des Pilzk{\"o}rpers eine besondere Bedeutung bei und l{\"a}ßt den Schluß zu, daß das hier untersuchte Ged{\"a}chtnis ausschließlich in den \&\#61543;-Loben lokalisiert ist. Dieses erfolgreiche rut-„rescue" - Experiment zeigt, daß rut-abh{\"a}ngige synaptische Plastizit{\"a}t ausschließlich in den Pilzk{\"o}rpern ausreichend f{\"u}r ein wildtypisches Ged{\"a}chtnis ist. Dieses Ergebnis vervollst{\"a}ndigt die Erkenntnisse von den Pilzk{\"o}rper-Ablationsexperimenten insofern, als nun die Aussage zutrifft, daß die Pilzk{\"o}rper notwendig und hinreichend f{\"u}r das olfaktorische Kurzzeitged{\"a}chtnis sind.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Pick2004,
  author    = {Pick, Simon},
  title     = {Kinematik und visuelle Steuerung des Kletterverhaltens und der Beinplatzierung der Fliege Drosophila melanogaster und {\"U}bertragung auf die Robotik},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-12737},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2004},
  abstract  = {Im Rahmen dieser Arbeit wurden visuelle Einfl{\"u}sse auf die Beinplatzierung beim Laufen und auf das Kletterverhalten der Fliege Drosophila melanogaster analysiert. W{\"a}hrend sich die Beinplatzierung als vorwiegend taktil gesteuert herausstellte, ist das Klettern sowohl bez{\"u}glich der Entscheidung zur Durchf{\"u}hrung (Motivationssteuerung) als auch bez{\"u}glich der Ausf{\"u}hrung selbst unter pr{\"a}ziser visueller Kontrolle. F{\"u}r die Untersuchungen wurde ein L{\"u}cken-{\"U}berwindungsparadigma entwickelt und die Kinematik des Kletterns {\"u}ber verschieden breite L{\"u}cken mit einer eigens entwickelten 3D-Hochgeschwindigkeits-Videoanlage erstmals quantitativ beschrieben. Drei wesentliche Verhaltensanpassungen sorgen daf{\"u}r, dass die Fliegen die maximal m{\"o}gliche Spannbreite ihrer Beine voll ausn{\"u}tzen und L{\"u}cken von bis zu 170\% der eigenen K{\"o}rperl{\"a}nge {\"u}berqueren k{\"o}nnen. Das Kletterverhalten wird abh{\"a}ngig von der L{\"u}ckenbreite initiiert und sinnlose Versuche an un{\"u}berwindbar breiten L{\"u}cken vermieden. Die visuelle L{\"u}ckenbreitenmessung wurde analysiert; sie beruht auf der Auswertung von Bewegungsparallaxe beim Anlauf. Einige Erkenntnisse aus der Laufforschung an Fliegen wurden auf einem im Rahmen dieser Arbeit modifizierten hexapoden Laufroboter umgesetzt und die Verbesserungen quantifiziert.},
  subject      = {Taufliege},
  language  = {de}
}
@phdthesis{BoltUlschmid2004,
  author    = {Bolt-Ulschmid, Julia Katharina},
  title     = {Charakterisierung von Adenylatkinasen aus Plasmodium falciparum und Thioredoxinreduktase-assoziierten Proteinen aus Dipteren},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-10752},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2004},
  abstract  = {In S{\"a}ugetieren existieren im wesentlichen zwei Abwehrsysteme gegen oxidativen Streß, in welchen die Glutathionreduktase (GR) und Thioredoxinreduktase (TrxR) Schl{\"u}sselenzyme sind. Ein einzelnes Gen der Taufliege, genannt dmtrxr-1, kodiert sowohl f{\"u}r die durch alternatives Splicing entstehende cytoplasmatische und mitochondriale Form der DmTrxR-1. Zum Teil innerhalb des dmtrxr-1-Gens findet sich auf dem Komplement{\"a}rstrang ein weiteres Gen, welches sniffer genannt wurde. In Kooperation wurde nachgewiesen, daß dieses Gen essentiell zur Verhinderung alterungsbedingter Neurodegeneration ist. Durch biochemische Charakterisierung konnte das rekombinant hergestellte Produkt dieses Gens in der vorliegenden Arbeit als Carbonylreduktase, ein zu den Kurzketten-Dehydrogenasen (short-chain dehydrogenases) geh{\"o}rendes Enzym, identifiziert werden. Sniffer weist das f{\"u}r Carbonylreduktasen typische Substratspektrum mit Phenanthrenequinone als bestem Substrat auf und wird von Flavonoiden wie Quercetin und Rutin sowie Hydroxymercuribenzoat gehemmt. In verschiedenen Ans{\"a}tzen konnten Kristalle des rekombinanten Proteins gewonnen werden, die inzwischen in Kooperation vermessen wurden und so zu einer Kristallstruktur mit einer Aufl{\"o}sung von 1,7 Angstr{\"o}m f{\"u}hrten. Durch diese Arbeiten konnte zum ersten Mal eine Verbindung zwischen einem charakterisierten Gen (snifffer), oxidativem Streß und neurodegenerativen Effekten auf molekularer Ebene nachgewiesen werden. Parasiten haben w{\"a}hrend ihres Lebenszyklus einen hohen Bedarf an Energie und sind abh{\"a}ngig von einer starken Syntheseleistung. Zur Bew{\"a}ltigung dieses Stresses ben{\"o}tigen sie hohe Aktivit{\"a}ten an Adenylatkinase (AK; ATP + AMP \&\#61683; 2 ADP) und GTP-AMP-Phosphotransferase (GAK; GTP + AMP \&\#61683; GDP + ADP). Beide Enzyme wurden in Blutstadien des Malariaparasiten Plasmodium falciparum identifiziert und die entsprechenden Gene der PfAK und PfGAK auf den Chromosomen 10 und 4 respektive lokalisiert. Klonierung und heterologe Expression in E. coli ergab enzymatisch aktive Proteine mit einer Gr{\"o}ße von 28,9 (PfAK), bzw. 28,0 kDa (PfGAK). Das rekombinante Protein der PfAK entspricht in seinen biochemischen Charakteristika denen der authentischen PfAK. Dies gilt auch f{\"u}r eine m{\"o}gliche Assoziation mit einem stabilisierenden Protein mit einem Molekulargewicht von ca. 70 kDa und der hohen Substratspezifit{\"a}t f{\"u}r das Monophosphat-Nukleotid AMP. Die Spezifit{\"a}t f{\"u}r das Triphosphat-Substrat ist weniger stringent. Das beste Triphosphat-Substrat ist ATP mit einem Vmax-Wert von 75 U/mg und einem kcat von 2800 min-1. Die Sequenz der PfAK enth{\"a}lt eine amphiphatische Helix, welche als notwendig f{\"u}r die Translokation zytosolischer Adenylatkinasen in den Intermembranraum der Mitochondrien beschrieben wurde. Die PfGAK bevorzugt GTP und AMP als Substrat (100 U/mg; kcat = 2800 min-1 bei 25°C) und zeigt als Besonderheit keine messbare Aktivit{\"a}t mit ATP. Im Gegensatz zu ihrem Ortholog im Menschen (AK3) enth{\"a}lt die Sequenz der PfGAK ein Zinkfinger-Motiv und bindet Eisenionen. Erste Immunfluoreszenz-Analysen lokalisieren die PfGAK in den Mitochondrien. PfAK und PfGAK werden von den Dinukleosid-Pentaphosphat-Verbindungen AP5A beziehungsweise GP5A gehemmt. Die Ki-Werte liegen mit ca. 0.2 µM ungef{\"a}hr 250-fach niedriger als die KM-Werte der entsprechenden Nukleotidsubstrate. Zur L{\"o}sung der vor allem im Rahmen einer rationalen Medikamentenentwicklung notwendigen Kristallstruktur des Zielmolek{\"u}ls konnten bereits Kristalle der PfGAK erhalten werden.},
  subject      = {Taufliege},
  language  = {de}
}