@phdthesis{Knaf2012,
  author    = {Knaf, Tobias},
  title     = {Spezifische Bindung von Aluminium und Eisen an den kationenselektiven Kanal MppA von Microthrix parvicella},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-77011},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2012},
  abstract  = {Schwermetallsalze wie beispielsweise Aluminium- oder Eisensalze werden in der Abwasserbehandlung zur Pr{\"a}vention und Bek{\"a}mpfung von Bl{\"a}hschlamm, Schwimmschlamm und Schaumbildung verwendet. Dadurch kann eine Verbesserung der Schlammabsetzeigenschaften im Nachkl{\"a}rbecken erreicht werden. {\"U}berm{\"a}ßiges Wachstum des grampositiven Bakteriums Microthrix parvicella gilt dabei als Hauptursache von Schlammabsetzproblemen und kann ebenfalls durch die Dosierung von schwermetallhaltigen Flockungs- und F{\"a}llungsmitteln vermieden werden. Da diese Verbindungen in Wasser gel{\"o}st sind, m{\"u}ssen sie die Außenmembran bestimmter Bakterien passieren. Nur der Einbau von wassergef{\"u}llten Kan{\"a}len erlaubt den gel{\"o}sten Salzen das Passieren der durch hydrophobe Fetts{\"a}uren aufgebauten zus{\"a}tzlichen Permeabilit{\"a}tsbarriere. In dieser Arbeit wurden wassergef{\"u}llten Kan{\"a}le von Microthrix parvicella isoliert, aufgereinigt und mit Hilfe der Black-Lipid-Bilayer-Technik charakterisiert. Erg{\"a}nzend wurde der Einfluss und der Durchlass der Flockungs- und F{\"a}llungsmittel in Titrationsexperimenten untersucht. Dabei konnte ein wassergef{\"u}llter Kanal, der die Bezeichnung MppA erhielt, gefunden werden, welcher eine Leitf{\"a}higkeit von 600 pS in 1 M Kaliumchlorid und eine Bindestelle f{\"u}r mehrwertige Kationen wie Eisen oder Aluminium zeigte. Die Bindung dieser mehrwertigen Kationen f{\"u}hrte zu einer {\"A}nderung der Ionenselektivit{\"a}t. Ohne Bindung mehrwertiger Kationen zeigte der Kanal eine leichte Kationenselektivit{\"a}t. Nach der Bindung wechselte die Ionenselektivit{\"a}t zu einer Anionenselektivit{\"a}t, was auf eine spezifische Ladungsverteilung im Kanal hinweist. Der Kanal MppA zeigte gleichwertige Bindekonstanten f{\"u}r Aluminium und Eisen. Beide Metalle werden als F{\"a}llungs- und Flockungsmittel in Kl{\"a}ranlagen zum Verhindern von Schwimm- und Bl{\"a}hschlamm verwendet. Fr{\"u}here Arbeiten offenbarten bereits, dass haupts{\"a}chlich der Aluminiumanteil entscheidend f{\"u}r die Wirkung dieser Mittel ist. Diese Beobachtungen in Verbindung mit den Ergebnissen dieser Arbeit f{\"u}hrten zu der Annahme, dass Eisen und Aluminium eine kompetitive Bindung an der Bindestelle im Kanalinneren zeigen k{\"o}nnten. So k{\"o}nnte in manchen F{\"a}llen Aluminium anstelle des sonst als Spurenelement ben{\"o}tigten Eisens durch den Kanal transportiert werden und in Enzym-Substrat-Komplexen eingebaut werden. Dadurch k{\"o}nnten toxische Effekte auftreten, die letztlich ein Absterben des Organismus zur Folge h{\"a}tten. F{\"u}r die Bindung der Metallsalze konnte zus{\"a}tzlich eine pH-Abh{\"a}ngigkeit beobachtet werden. Nur eine Zugabe von Metalll{\"o}sungen mit einem pH-Wert kleiner 6 f{\"u}hrte zu einer Bindung im Kanal. Die Zugabe von Metalll{\"o}sungen mit einem pH-Wert gr{\"o}ßer 6 zeigte keinen Effekt auf die Leitf{\"a}higkeit des Kanals. Diese Ergebnisse best{\"a}tigen die auf Kl{\"a}ranlagen und in vorherigen Arbeiten get{\"a}tigte Beobachtung, dass der pH-Wert f{\"u}r die Wirksamkeit der Verbindungen entscheidend ist. In dieser Arbeit konnte jedoch erstmals gezeigt werden, dass der pH-Wert direkt die Bindung der Metallsalze beeinflusst.},
  subject      = {Aluminium},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Barth2008,
  author    = {Barth, Enrico},
  title     = {Study of the properties of channel-forming proteins of the cell walls of different Corynebacteriae},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-36325},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {Die Gattung Corynebacterium geh{\"o}rt, neben Mycobacterium, Nocardia, Rhodococcus und weiteren nahverwandten Gattungen, dem unverwechselbaren, gattungs{\"u}bergreifenden Taxon Mycolata an. Viele Spezies aus dieser heterogenen Gruppe Mycols{\"a}ure-haltiger Actinomyceten sind entweder aufgrund ihrer medizinischen oder ihrer biotechnologischen Bedeutung bekannt. Beispielsweise z{\"a}hlen Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium leprae, Corynebacterium diphtheriae und Nocardia farcinica, welche weltweit Verursacher besonders gef{\"a}hrlicher bakterieller Infektionskrankheiten sind, zu dieser ungew{\"o}hnlichen Gruppe Gram-positiver Bakterien. Ebenso bedeutsam sind einige apathogene Mycolata-Arten, die industrielle Anwendung finden. Corynebacterium glutamicum und Corynebacterium efficiens sind leistungsf{\"a}hige Bakterien, die zum Beispiel in der Produktion des Geschmacksverst{\"a}rkers Glutamat und des Tierfuttermittelzusatzes Lysin eingesetzt werden, w{\"a}hrend verschiedene Rhodococcus Spezies Anwendung bei der Herstellung von Acryls{\"a}uren finden. Die Zellwand der Mycolata zeigt, verglichen mit der klassischer Gram-positiver Bakterien, eine außergew{\"o}hnliche Zusammensetzung und Struktur auf. Abgesehen von einem Arabinogalactan-Peptidoglycan-Komplex enth{\"a}lt die Zellwand der meisten Actinomyceten einen hohen Anteil an Mycols{\"a}uren. Diese langkettigen, verzweigten Fetts{\"a}uren formen eine, mit der {\"a}ußeren Membran Gram-negativer Bakterien vergleichbare, stark undurchl{\"a}ssige, hydrophobe {\"a}ußere H{\"u}lle, welche die Grundlage der außergew{\"o}hnlichen Medikamentenresistenz bei den Mycolata bildet. Wie die {\"a}ußere Membran Gram-negativer Bakterien enth{\"a}lt die Zellwand der Mycolata porenformende Proteine, die den Durchlass hydrophiler Substanzen gestatten. Indem sie eine Verbindung zwischen dem Zellinneren und der Umwelt, in der das Bakterium lebt, schaffen und einen kontrollierten Austausch zwischen beiden erm{\"o}glichen, tragen die Kanalproteine entscheidend zur Funktion der bakteriellen Zellh{\"u}lle bei. Das Ziel dieser Arbeit war das Wissen {\"u}ber Zellwandkan{\"a}le in Corynebakterien zu erweitern. Deshalb untersuchten wir PorA und PorH Proteine, die basierend auf fr{\"u}heren Studien Zellwandkan{\"a}len in C. glutamicum, C. efficiens und Corynebacterium callunae zugeordnet werden, um ungekl{\"a}rten Fragen nachzugehen und um Wissen {\"u}ber deren Struktur zu erlangen. Ferner inspizierten wir Zellw{\"a}nde pathogener Corynebakterien, genauer gesagt von Corynebacterium diphtheriae und Corynebacterium jeikeium, um herauszufinden, ob diese Spezies wie ihre harmlosen Verwandten Kanalproteine besitzen. In dieser Arbeit wiesen wir mit C. diphtheriae und C. jeikeium in zwei weiteren Corynebacterium-Arten offene, mit Wasser gef{\"u}llte Zellwandkan{\"a}le nach. Des Weiteren stellten wir fest, dass sich die Zellwandkan{\"a}le von C. glutamicum, C. efficiens und C. diphtheriae aus zwei Proteinen zusammensetzen, einem zugeh{\"o}rig zu der Gruppe der PorH Proteine und einem weiteren aus der Gruppe der PorA Proteine. Diese heteromere Struktur von Zellwandkan{\"a}len bei Corynebakterien stellt ein Novum f{\"u}r Zellwandkan{\"a}le bei den Mycolata dar. Indessen besteht der Zellwandkanal von C. jeikeium aus nur einem Protein, CjPorA, angeordnet zu einem Oligomer. Obgleich das Molekulargewicht dieses Proteins (4 kDa) mit dem von PorH und PorA Proteinen vergleichbar ist (5-7 kDa), weißt seine Prim{\"a}rsequenz keine eindeutige Homologie zu diesen auf. Dennoch deutet vieles auf eine Verwandtschaft zwischen CjPorA und PorH/PorA Proteinen hin, da das Gen jk0268, welches f{\"u}r CjPorA kodiert, sich in einer Region des C. jeikeium Chromosoms befindet, die der Genomregion entspricht in welcher die porH/porA Gene der anderen Corynebakterien lokalisiert sind. Dies l{\"a}sst vermuten, dass jk0268 (welches f{\"u}r den homomeren Zellwandkanal in C. jeikeium kodiert) und die porH/porA Gene von C. glutamicum, C. efficiens und C. diphtheriae (die einen heteromeren Zellwandkanal kodieren) wahrscheinlich Nachkommen eines gemeinsamen Vorl{\"a}ufergens sind. Phylogenetische Analysen der Gattung Corynebacterium unterst{\"u}tzen diese Annahme. Desweitern legen sie nahe, dass die hier untersuchten Zellwandkan{\"a}le innerhalb dieser Gattung wahrscheinlich weit verbreitet sind. Ein umfassendes Wissen {\"u}ber Zellwandkan{\"a}le, denen beim Transport gel{\"o}ster Stoffe {\"u}ber die {\"a}ußere Membran in Corynebakterien und anderen Mitgliedern der Mycolata eine entscheidende Rolle zukommt, k{\"o}nnte von großem wirtschaftlichem und medizinischem Nutzen sein.},
  subject      = {Zellwand},
  language  = {en}
}