TY  - CHAP
A1  - Toepfer, Regina
T1  - Die Frauen von Bechelaren: Stand, Herkunft und Geschlecht im "Nibelungenlied" sowie in Thea von Harbous "Nibelungenbuch" und in Fritz Langs Film "Die Nibelungen".
T2  - Durchkreuzte Helden: Das "Nibelungenlied" und Fritz Langs Film "Die Nibelungen" im Licht der Intersektionalitätsforschung.
N2  - Gemäß den Zielen der Intersektionalitätsforschung untersucht der Beitrag die gesteigerte Diskriminierung derjenigen in Literatur und Film, die mehreren minderprivilegierten Gruppen angehören: die Frauen von Bechelaren, deren narrative Existenz im ‚Nibelungenlied‘ nur gesichert ist, solange sie in einer Relation zu ihrem Ehemann und Vormund stehen. Der Vergleich des mittelhochdeutschen Epos mit den modernen Adaptationen von Thea von Harbou und Fritz Lang zeigt, wie sich die Bedeutung der Ungleichheitskategorien fundamental verschiebt. Am negativsten wirkt sich die Verstärkung der Machtdifferenzen in Thea von Harbous ‚Nibelungenbuch‘ und Fritz Langs Film ‚Die Nibelungen‘ auf Rüdigers Frau Gotelind aus. Für die Markgräfin bleibt in den modernen Adaptationen aufgrund der rassisierenden Überformung der hunnischen Welt kein Platz mehr. Während sie im Epos Repräsentationsaufgaben übernimmt, Herrschaftspflichten erfüllt und großzügige Geschenke verteilt, tritt sie im Buch als Figur nicht in Erscheinung und gerät im Film nicht einmal in der Utopie von Bechelaren in den Blick. Gotelind wird nicht nur marginalisiert, sondern vollständig eliminiert.
KW  - gender
KW  - race
KW  - class
KW  - Intersektionalität
KW  - Nibelungenlied
KW  - Die Nibelungen (Film)
KW  - Das Nibelungenbuch
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-303068
UR  - https://www.transcript-verlag.de/978-3-8376-2647-6/durchkreuzte-helden/
SN  - 978-3-8376-2647-6
N1  - This text was published in Nataša Bedeković; Andreas Kraß; Astrid Lembke (eds.): Durchkreuzte Helden. Das „Nibelungenlied“ und Fritz Langs Film „Die Nibelungen“ im Licht der Intersektionalitätsforschung, transcript Bielefeld, 2014. It is posted here by permission of transcript Verlag for personal use only, not for redistribution.
PB  - transcript Verlag
CY  - Bielefeld
ER  - 
TY  - GEN
A1  - Kraft, Stephan
T1  - Der frühmoderne Reisebericht als Wiedereingliederungsritual
T2  - docta varietas – Forschung am Kolleg "Mittelalter und Frühe Neuzeit" der Julius Maximilian-Universität Würzburg
N2  - Kein Abstract verfügbar.
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-282586
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Ono, Mitsuaki
A1  - Sonoyama, Wataru
A1  - Nema, Kazuki
A1  - Hara, Emilio Satoshi
A1  - Oida, Yasutaka
A1  - Pham, Hai Thanh
A1  - Yamamoto, Katushi
A1  - Hirota, Kazuo
A1  - Sugama, Kazushige
A1  - Sebald, Walter
A1  - Kuboki, Takuo
T1  - Regeneration of calvarial defects with Escherichia coli-derived rhBMP-2 adsorbed in PLGA membrane
JF  - Cells Tissues Organs
N2  - Objective: Escherichia coli-derived recombinant human bone morphogenetic protein-2 (E-BMP-2) has been shown to be as effective as mammalian cell-derived BMP-2. However, several in vitro and in vivo experiments are still necessary to validate the effectiveness of E-BMP-2 due to the difference in synthesis process, mainly related to protein nonglycosylation. The objective of this study was to investigate whether biodegradable polylactide-co-glycolide (PLGA) membrane is a suitable carrier for E-BMP-2 delivery for bone regeneration of critical-sized defects in rat calvaria. Materials and Methods: First, the osteoinductive effect of E-BMP-2 was confirmed in vitro in mouse bone marrow stromal cells by analysis of osteocalcin mRNA levels, and calcium deposition was detected by alizarin red staining. Before in vivo experiments, the release profile of E-BMP-2 from PLGA membranes was determined by ELISA. E-BMP-2 (0, 1, 5 and 10 μg/μl) was applied for ectopic and orthotopic bone formation and was analyzed by X-ray, micro-CT and histology. Results: Release-profile testing showed that PLGA membrane could retain 94% of the initially applied E-BMP-2. Ectopic bone formation assay revealed that combination of E-BMP-2/PLGA membrane strongly induced bone formation. Stronger osteoinductivity with complete repair of critical-sized defects was observed only with PLGA membranes adsorbed with 5 and 10 μg/μl of E-BMP-2, whereas no bone formation was observed in the groups that received no membrane or 0-μg/μl dose of E-BMP-2. Conclusion: PLGA membrane was shown to be a suitable carrier for sustained release of E-BMP-2, and the E-BMP-2/PLGA membrane combination was demonstrated to be efficient in bone regeneration in a model of critical-sized defects.
KW  - Escherichia coli-derived recombinant human bone morphogenetic protein-2
KW  - Bone regeneration
KW  - Polylactide-co-glycolide
KW  - Ectopic bone formation
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-196680
SN  - 1422-6405
SN  - 1422-6421
N1  - This publication is with permission of the rights owner freely accessible due to an Alliance licence and a national licence (funded by the DFG, German Research Foundation) respectively.
VL  - 198
IS  - 5
SP  - 367
EP  - 376
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Stadler, Martin Andreas
T1  - Martin, Cary J.: Demotic Papyri from the Memphite Necropolis. In the Collections of The National Museum of Antiquities in Leiden, The British Museum and The Hermitage Museum. Turnhout: Brepols 2009. 205 S. m. Beiheft m. 56 Taf. Lex. 8°. Brosch. €79,00. ISBN 978-2-503-53057-4
JF  - Orientalistische Literaturzeitung
N2  - No abstract available.
KW  - Rezension
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-193335
SN  - 0030-5383
SN  - 2196-6877
N1  - Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.
VL  - 109
IS  - 4-5
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Hohmann, Cynthia
A1  - Pinart, Mariona
A1  - Tischer, Christina
A1  - Gehring, Ulrike
A1  - Heinrich, Joachim
A1  - Kull, Inger
A1  - Melén, Eric
A1  - Smit, Henriette A.
A1  - Torrent, Maties
A1  - Wijga, Alet H.
A1  - Wickman, Magnus
A1  - Bachert, Claus
A1  - Lødrup Carlsen, Karin C.
A1  - Carlsen, Kai-Håkon
A1  - Bindslev-Jensen, Carsten
A1  - Eller, Esben
A1  - Esplugues, Ana
A1  - Fantini, Maria Pia
A1  - Annesi-Maesano, Isabella
A1  - Momas, Isabelle
A1  - Porta, Daniela
A1  - Vassilaki, Maria
A1  - Waiblinger, Dagmar
A1  - Sunyer, Jordi
A1  - Antó, Josep M.
A1  - Bousquet, Jean
A1  - Keil, Thomas
T1  - The Development of the MeDALL Core Questionnaires for a Harmonized Follow-Up Assessment of Eleven European Birth Cohorts on Asthma and Allergies
JF  - International Archives of Allergy and Immunology
N2  - Background: Numerous birth cohorts have been initiated in the world over the past 30 years using heterogeneous methods to assess the incidence, course and risk factors of asthma and allergies. The aim of the present work is to provide the stepwise proceedings of the development and current version of the harmonized MeDALL-Core Questionnaire (MeDALL-CQ) used prospectively in 11 European birth cohorts. Methods: The harmonization of questions was accomplished in 4 steps: (i) collection of variables from 14 birth cohorts, (ii) consensus on questionnaire items, (iii) translation and back-translation of the harmonized English MeDALL-CQ into 8 other languages and (iv) implementation of the harmonized follow-up. Results: Three harmonized MeDALL-CQs (2 for parents of children aged 4-9 and 14-18, 1 for adolescents aged 14-18) were developed and used for a harmonized follow-up assessment of 11 European birth cohorts on asthma and allergies with over 13,000 children. Conclusions: The harmonized MeDALL follow-up produced more comparable data across different cohorts and countries in Europe and will offer the possibility to verify results of former cohort analyses. Thus, MeDALL can become the starting point to stringently plan, conduct and support future common asthma and allergy research initiatives in Europe.
KW  - harmonization
KW  - MeDALL
KW  - european birth cohorts
KW  - asthma
KW  - allergy
KW  - questionnaire assessment
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-196594
SN  - 1018-2438
SN  - 1423-0097
VL  - 163
IS  - 3
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Schmid, Michael
A1  - Steinlein, Claus
A1  - Feichtinger, Wolfgang
A1  - Bogart, James P.
T1  - Chromosome Banding in Amphibia. XXXI. The Neotropical Anuran Families Centrolenidae and Allophrynidae
JF  - Cytogenetic and Genome Research
N2  - The mitotic chromosomes of 11 species from the anuran families Centrolenidae and Allophrynidae were analyzed by means of conventional staining, banding techniques, and in situ hybridization. The amount, location, and fluorochrome affinities of constitutive heterochromatin, the number and positions of nucleolus organizer regions, and the patterns of telomeric DNA sequences were determined for most of the species. The karyotypes were found to be highly conserved with a low diploid chromosome number of 2n = 20 and morphologically similar chromosomes. The sister group relationship between the Centrolenidae and Allophrynidae (unranked taxon Allocentroleniae) is clearly corroborated by the cytogenetic data. The existence of heteromorphic XY♂/XX♀ sex chromosomes in an initial stage of morphological differentiation was confirmed in Vitreorana antisthenesi. The genome sizes of 4 centrolenid species were determined using flow cytometry. For completeness and for comparative purposes, all previously published cytogenetic data on centrolenids are included.
KW  - Allophrynidae
KW  - Anura
KW  - chromosome evolution
KW  - sex chromosomes
KW  - Centrolenidae
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-196763
SN  - 1424-8581
SN  - 1424-859X
N1  - This publication is with permission of the rights owner freely accessible due to an Alliance licence and a national licence (funded by the DFG, German Research Foundation) respectively.
VL  - 142
IS  - 4
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Schmid, Michael
A1  - Steinlein, Claus
A1  - Feichtinger, Wolfgang
A1  - Haaf, Thomas
A1  - Mijares-Urrutia, Abraham
A1  - Schargel, Walter E.
A1  - Hedges, S. Blair
T1  - Cytogenetic Studies on Gonatodes (Reptilia, Squamata, Sphaerodactylidae)
JF  - Cytogenetic and Genome Research
N2  - Mitotic and meiotic chromosomes of 5 species of the reptile genus Gonatodes are described by means of conventional staining, banding analyses and in situ hybridization using a synthetic telomeric DNA probe. The amount, location and fluorochrome affinities of constitutive heterochromatin, the number and positions of nucleolus organizer regions, and the patterns of telomeric DNA sequences were determined for most of the species. The karyotypes of G. falconensis and G. taniae from northern Venezuela are distinguished by their extraordinarily reduced diploid chromosome number of 2n = 16, which is the lowest value found so far in reptiles. In contrast to most other reptiles, both species have exclusively large biarmed (meta- and submetacentric) chromosomes. Comparison of the karyotypes of G. falconensis and G. taniae with those of other Gonatodes species indicates that the exceptional 2n = 16 karyotype originated by a series of 8 centric fusions. The karyotypes of G. falconensis and G. taniae are further characterized by the presence of considerable amounts of (TTAGGG)<sub>n</sub> telomeric sequences in the centromeric regions of all chromosomes. These are probably not only relics of the centric fusion events, but a component of the highly repetitive DNA in the constitutive heterochromatin of the chromosomes. The genome sizes of 4 Gonatodes species were determined using flow cytometry. For comparative purposes, all previously published cytogenetic data on Gonatodes and other sphaerodactylids are included and discussed.
KW  - banding analyses
KW  - FISH
KW  - geckos
KW  - karyotype evolution
KW  - meiotic chromosomes
KW  - mitotic chromosomes
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-196753
SN  - 1424-8581
SN  - 1424-859X
N1  - This publication is with permission of the rights owner freely accessible due to an Alliance licence and a national licence (funded by the DFG, German Research Foundation) respectively.
VL  - 144
IS  - 1
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Schmid, Michael
A1  - Steinlein, Claus
A1  - Haaf, Thomas
A1  - Mijares-Urrutia, Abraham
T1  - Nascent ZW Sex Chromosomes in Thecadactylus rapicauda (Reptilia, Squamata, Phyllodactylidae)
JF  - Cytogenetic and Genome Research
N2  - The chromosomes of the turnip-tailed gecko Thecadactylus rapicauda from the Falcón State in northern Venezuela were examined by means of conventional staining, a variety of banding techniques and in situ hybridization with an 18S + 28S rDNA probe. In female specimens, C-banding analyses detected a cryptic W sex chromosome-associated interstitial heterochromatic segment which is absent in the Z sex chromosome. These ZW sex chromosomes are considered to be in a nascent stage of morphological differentiation and are absent in T. rapicauda collected in Guatemala. The amount, location and fluorochrome affinities of constitutive heterochromatin, the position of the nucleolus organizer region, and the genome sizes of female and male individuals were determined. The previously published cytogenetic data on T. rapicauda are discussed.
KW  - ZW sex chromosomes
KW  - Gecko
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-199041
SN  - 1424-8581
SN  - 1424-859X
N1  - This publication is with permission of the rights owner freely accessible due to an Alliance licence and a national licence (funded by the DFG, German Research Foundation) respectively.
VL  - 143
IS  - 4
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Schneider, Eberhard
A1  - El Hajj, Nady
A1  - Haaf, Thomas
T1  - Epigenetic Information from Ancient DNA Provides New Insights into Human Evolution
BT  - Commentary on Gokhman D et al. (2014): Reconstructing the DNA 
Methylation Maps of the Neanderthal and the Denisovan. Science 344:523–527
JF  - Brain, Behavior and Evolution
N2  - No abstract available.
KW  - human evolution
KW  - Neanderthal
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-196800
SN  - 0006-8977
SN  - 1421-9743
N1  - This publication is with permission of the rights owner freely accessible due to an Alliance licence and a national licence (funded by the DFG, German Research Foundation) respectively.
VL  - 84
IS  - 3
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Schraven, Sebastian P.
A1  - Dalhoff, Ernst
A1  - Wildenstein, Daniela
A1  - Hagen, Rudolf
A1  - Gummer, Anthony W.
A1  - Mlynski, Robert
T1  - Alternative Fixation of an Active Middle Ear Implant at the Short Incus Process
JF  - Audiology and Neurotology
N2  - Introduction: Since 1996, the preferred approach for positioning the active middle-ear implant Vibrant Soundbridge© is a mastoidectomy and a posterior tympanotomy. With this device, placement of the floating mass transducer (FMT) on the long incus process is the standard method for treatment of mild-to-severe sensorineural hearing loss in the case of normal middle-ear anatomy. The aim of this study was to determine the vibrational effectiveness of FMT placement at the short incus process. Materials and Methods: An extended antrotomy and a posterior tympanotomy were performed in 5 fresh human temporal bones. As a control for normal middle-ear function, the tympanic membrane was stimulated acoustically and the vibration of the stapes footplate and the round-window (RW) membrane were (sequentially) measured by laser Doppler vibrometry. Vibration responses for coupling of an FMT to the long incus process (standard coupling) were compared to those for coupling to the short incus process. Results: Apart from narrow frequency bands near 3 and 9 kHz for the stapes footplate and RW membrane, respectively, the velocity responses presented no significant differences between standard coupling of the FMT and coupling to the short incus process. Conclusion: Coupling the FMT to the short incus process may be a viable alternative in cases where the surgical approach is limited to an extended antrotomy. A reliable technique for attachment to the short incus process has yet to be developed.
KW  - middle-ear surgery
KW  - active middle-ear implant
KW  - floating mass transducer
KW  - incus
KW  - Laser Doppler vibrometer
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-196823
SN  - 1420-3030
SN  - 1421-9700
N1  - This publication is with permission of the rights owner freely accessible due to an Alliance licence and a national licence (funded by the DFG, German Research Foundation) respectively.
VL  - 19
IS  - 1
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Kraft, Peter
A1  - Drechsler, Christiane
A1  - Gunreben, Ignaz
A1  - Heuschmann, Peter Ulrich
A1  - Kleinschnitz, Christoph
T1  - Regulation of Blood Coagulation Factors XI and XII in Patients with Acute and Chronic Cerebrovascular Disease: A Case-Control Study
JF  - Cerebrovascular Diseases
N2  - Background: Animal models have implicated an integral role for coagulation factors XI (FXI) and XII (FXII) in thrombus formation and propagation of ischemic stroke (IS). However, it is unknown if these molecules contribute to IS pathophysiology in humans, and might be of use as biomarkers for IS risk and severity. This study aimed to identify predictors of altered FXI and FXII levels and to determine whether there are differences in the levels of these coagulation factors between acute cerebrovascular events and chronic cerebrovascular disease (CCD). Methods: In this case-control study, 116 patients with acute ischemic stroke (AIS) or transitory ischemic attack (TIA), 117 patients with CCD, and 104 healthy volunteers (HVs) were enrolled between 2010 and 2013 at our University hospital. Blood sampling was undertaken once in the CCD and HV groups and on days 0, 1, and 3 after stroke onset in patients with AIS or TIA. Correlations between serum FXI and FXII levels and demographic and clinical parameters were tested by linear regression and analysis of variance. Results: The mean age of AIS/TIA patients was 70 ± 12. Baseline clinical severity measured with NIHSS and Barthel Index was 4.8 ± 6.0 and 74 ± 30, respectively. More than half of the patients had an AIS (58%). FXI levels were significantly correlated with different leukocyte subsets (p < 0.05). In contrast, FXII serum levels showed no significant correlation (p > 0.1). Neither FXI nor FXII levels correlated with CRP (p > 0.2). FXII levels were significantly higher in patients with CCD compared with those with AIS/TIA (mean ± SD 106 ± 26% vs. 97 ± 24%; univariate analysis: p < 0.05); these differences did not reach significance in multivariate analysis adjusted for sex and age. FXI levels did not differ significantly between study groups. Sex and age were significantly associated with FXI and/or FXII levels in patients with AIS/TIA (p < 0.05). In contrast, no statistical significant influence was found for treatment modality (thrombolysis or not), pre-treatment with platelet inhibitors, and severity of stroke. Conclusions: In this study, there was no differential regulation of FXI and FXII levels between disease subtypes but biomarker levels were associated with patient and clinical characteristics. FXI and FXII levels might be no valid biomarker for predicting stroke risk.
KW  - biomarker
KW  - factor XI
KW  - factor XII
KW  - ischemic stroke
KW  - chronic cerebrovascular disease
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-199076
SN  - 1015-9770
SN  - 1421-9786
N1  - This publication is with permission of the rights owner freely accessible due to an Alliance licence and a national licence (funded by the DFG, German Research Foundation) respectively.
VL  - 38
IS  - 5
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Schneider, Andreas
A1  - Gutjahr-Lengsfeld, Lena
A1  - Ritz, Eberhard
A1  - Scharnagl, Hubert
A1  - Gelbrich, Götz
A1  - Pilz, Stefan
A1  - Macdougall, Iain C.
A1  - Wanner, Christoph
A1  - Drechsler, Christiane
T1  - Longitudinal Assessments of Erythropoietin-Stimulating Agent Responsiveness and the Association with Specific Clinical Outcomes in Dialysis Patients
JF  - Nephron Clinical Practice
N2  - Background: Dose requirements of erythropoietin-stimulating agents (ESAs) can vary considerably over time and may be associated with cardiovascular outcomes. We aimed to longitudinally assess ESA responsiveness over time and to investigate its association with specific clinical end points in a time-dependent approach. Methods: The German Diabetes and Dialysis study (4D study) included 1,255 diabetic dialysis patients, of whom 1,161 were receiving ESA treatment. In those patients, the erythropoietin resistance index (ERI) was assessed every 6 months during a median follow-up of 4 years. The association between the ERI and cardiovascular end points was analyzed by time-dependent Cox regression analyses with repeated ERI measures. Results: Patients had a mean age of 66 ± 8.2 years; 53% were male. During follow-up, a total of 495 patients died, of whom 136 died of sudden death and 102 of infectious death. The adjusted and time-dependent risk for sudden death was increased by 19% per 5-unit increase in the ERI (hazard ratio, HR = 1.19, 95% confidence interval, CI = 1.07-1.33). Similarly, mortality increased by 25% (HR = 1.25, 95% CI = 1.18-1.32) and infectious death increased by 27% (HR = 1.27, 95% CI = 1.13-1.42). Further analysis revealed that lower 25-hydroxyvitamin D levels were associated with lower ESA responsiveness (p = 0.046). Conclusions: In diabetic dialysis patients, we observed that time-varying erythropoietin resistance is associated with sudden death, infectious complications and all-cause mortality. Low 25-hydroxyvitamin D levels may contribute to a lower ESA responsiveness.
KW  - dialysis
KW  - erythropoietin
KW  - diabetes
KW  - epidemiology
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-196511
SN  - 1660-2110
N1  - This publication is with permission of the rights owner freely accessible due to an Alliance licence and a national licence (funded by the DFG, German Research Foundation) respectively.
VL  - 128
IS  - 1-2
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Boucenna, Sofiane M.
A1  - Morisi, Stefano
T1  - Theories relating baryon asymmetry and dark matter
JF  - Frontiers in Physics
N2  - The nature of dark matter and the origin of the baryon asymmetry are two of the deepest mysteries of modern particle physics. In the absence of hints regarding a possible solution to these mysteries, many approaches have been developed to tackle them simultaneously leading to very diverse and rich models. We give a short review where we describe the general features of some of these models and an overview on the general problem. We also propose a diagrammatic notation to label the different models.
KW  - dark matterWIMP
KW  - baryon asymmetry
KW  - asymmetric dark matter
KW  - electroweak phase transition
KW  - leptogenesis
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-190612
SN  - 2296-424X
VL  - 1
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Schulze, Daniel
T1  - Josephine Machon. Immersive Theatres: Intimacy and Immediacy in Contemporary Performance. Basingstoke: Palgrave, 2013, xix + 324 pp., € 22,30.
JF  - Journal of Contemporary Drama in English
N2  - No abstract available.
KW  - Rezension
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-194050
SN  - 2195-0164
SN  - 2195-0156
VL  - 2
IS  - 2
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Wintjes, Jorit
T1  - Heinz-Günther Nesselrath, Libanios. Zeuge einer schwindenden Welt, Standorte in Antike und Christentum 4, Stuttgart (Hiersemann) 2012, VII + 165 S., ISBN: 978-3-7772-1208-1, € 39,–.
JF  - Zeitschrift für Antikes Christentum / Journal of Ancient Christianity
N2  - Kein Abstract verfügbar.
KW  - Rezension
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-194140
SN  - 1612-961X
SN  - 0949-9571
N1  - Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.
VL  - 18
IS  - 2
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Teichmann, Christoph
T1  - Die Auslandsgesellschaft & Co.
JF  - Zeitschrift für Unternehmens- und Gesellschaftsrecht
N2  - Kein Abstract verfügbar.
KW  - Auslandsgesellschaft
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-193984
SN  - 1612-7048
SN  - 0340-2479
N1  - Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.
VL  - 43
IS  - 2-3
SP  - 220
EP  - 251
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Beck, Lukas
T1  - BGH, Widerruf der Zulassung der Aktie zum Handel im regulierten MarktMit Anmerkung von Lukas Beck.
JF  - Deutsche Zeitschrift für Wirtschafts- und Insolvenzrecht
N2  - Kein Abstract verfügbar.
KW  - Aktien
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-194910
SN  - 1612-7056
SN  - 1439-1589
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VL  - 24
IS  - 2
SP  - 92
EP  - 96
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Beck, Lukas
T1  - Die Reform des Verbraucherschutzrechts
JF  - JURA - Juristische Ausbildung
N2  - Kein Abstract verfügbar.
KW  - Verbraucherschutzrecht
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-193956
SN  - 1612-7021
SN  - 0170-1452
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VL  - 36
IS  - 7
SP  - 666
EP  - 677
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Beck, Lukas
T1  - Perspektiven eines Konzerninsolvenzrechts
JF  - Deutsche Zeitschrift für Wirtschafts- und Insolvenzrecht
N2  - Kein Abstract verfügbar.
KW  - Konzerninsolvenzrecht
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-194954
SN  - 1612-7056
SN  - 1439-1589
N1  - Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.
VL  - 24
IS  - 8
SP  - 381
EP  - 388
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Stickler, Matthias
T1  - Traba, Robert: Ostpreußen – die Konstruktion einer deutschen Provinz. Eine Studie zur regionalen und nationalen Identität 1914–1933
JF  - Jahrbuch für die Geschichte Mittel- und Ostdeutschlands
N2  - Rezension zu Traba, Robert: Ostpreußen – die Konstruktion einer deutschen Provinz. Eine Studie zur regionalen und nationalen Identität 1914–1933
KW  - Rezension
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-194969
SN  - 2191-9909
SN  - 0075-2614
N1  - Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.
VL  - 60
IS  - 1
SP  - 371
EP  - 373
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Heeßel, Nils P.
T1  - Gehlken, Erlend: Weather Omens of Enūma Anu Enlil
JF  - Orientalistische Literaturzeitung
N2  - Rezension zu Gehlken, Erlend: Weather  Omens  of  Enūma  Anu  Enlil. Thunderstorms, Wind and Rain (Tablets 44–49). Leiden/Boston: Brill 2012. X, 286 S, 47 Pl. 8°= Cuneiform Mo-nographs 43. Hartbd. € 105,00. ISBN 978-90-04-22588-6.
KW  - Rezension
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-195067
SN  - 0030-5383
SN  - 2196-6877
N1  - Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.
VL  - 109
IS  - 6
PB  - De Gruyter Akademie Forschung
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Ludwigs, Markus
A1  - Weidermann, Sabine
T1  - Drittwirkung der Europäischen Grundfreiheiten – Von der Divergenz zur Konvergenz?
JF  - JURA - Juristische Ausbildung
N2  - Kein Abstract verfügbar.
KW  - Europäische Grundfreiheiten
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-195190
SN  - 1612-7021
SN  - 0170-1452
N1  - Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.
VL  - 36
IS  - 2
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Beck, Lukas
T1  - Positive Publizität des Handelsregisters gem. § 15 Abs. 3 HGB
JF  - JURA - Juristische Ausbildung
N2  - Kein Abstract verfügbar.
KW  - Rechtsprechung
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-195229
SN  - 1612-7021
SN  - 0170-1452
N1  - Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.
VL  - 36
IS  - 5
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Karremann, Isabel
T1  - April London.The Cambridge Introduction to the Eighteenth-Century Novel. Cambridge Introductions to Literature. Cambridge: Cambridge University Press, 2012, 260 pp., $ 26.99 pb.
JF  - Anglia
N2  - No abstract available.
KW  - novel
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-195307
SN  - 1865-8938
SN  - 0340-5222
N1  - This publication is with permission of the rights owner freely accessible due to an Alliance licence and a national licence (funded by the DFG, German Research Foundation) respectively.
VL  - 132
IS  - 3
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Gwosdek, Hedwig
T1  - Nicholas Orme. English School Exercises, 1420–1530. Studies and Texts 181. Toronto: Pontifical Institute of Mediaeval Studies, 2013, xi + 441 pp., $ 95.00.
JF  - Anglia
N2  - No abstract available.
KW  - exercise
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-195318
SN  - 1865-8938
SN  - 0340-5222
N1  - This publication is with permission of the rights owner freely accessible due to an Alliance licence and a national licence (funded by the DFG, German Research Foundation) respectively.
VL  - 132
IS  - 3
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Günther, Friederike Felicitas
T1  - Dieter Martin/Thomas Seedorf (Hgg.), Lied und Lyrik um 1900
JF  - Arbitrium
N2  - Rezension zu Dieter Martin/Thomas Seedorf (Hgg.), Lied und Lyrik um 1900
KW  - Rezension
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-195431
SN  - 0723-2977
SN  - 1865-8849
N1  - Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.
VL  - 32
IS  - 1
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Kiesler, Reinhard
T1  - Anja Overbeck / Wolfgang Schweickard / Harald Völker (edd.), Lexikon, Varietät, Philologie: Romanistische Studien. Günter Holtus zum 65. Geburtstag, Berlin, De Gruyter, 2011, XLIV + 824 p.
JF  - Zeitschrift für romanische Philologie
N2  - Kein Abstract verfügbar.
KW  - Rezension
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-195505
SN  - 1865-9063
SN  - 0049-8661
N1  - Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.
VL  - 130
IS  - 4
SP  - 1165
EP  - 1170
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Kiesler, Reinhard
T1  - Sabine Bastian / Thierry Bulot / Elisabeth Burr (edd.), Sociolinguistique urbaine. Identités et mise en mots (Sprache – Kultur – Gesellschaft, 6), München, Meidenbauer, 2011, 161 p.
JF  - Zeitschrift für romanische Philologie
N2  - Kein Abstract verfügbar.
KW  - Stadtsoziolingusitik
KW  - Rezension
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-195517
SN  - 1865-9063
SN  - 0049-8661
N1  - Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.
VL  - 130
IS  - 4
SP  - 1083
EP  - 1086
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Kraschl, Dominikus
T1  - Franz von Kutschera  über ungegenständliche Erfahrungen  und ihre (religions-)philosophische Bedeutung
JF  - Neue Zeitschrift für Systematische Theologie und Religionsphilosophie
N2  - Zusammenfassung
Der Beitrag diskutiert im Anschluss an Franz von Kutschera die (religions-)philosophische und theologische Bedeutung ungegenständlicher Erfahrungen. Es handelt sich um Erfahrungen, die sich nicht oder nur bedingt als Erfahrungen eines Subjekts von einem Objekt beschreiben lassen. Besonders in den Blick genommen wird die Relevanz ungegenständlicher Erfahrungen sowohl für die Semantik religiöser Rede als auch für die Epistemologie religiöser Überzeugungen. In diesem Zusammenhang wird argumentiert, dass die kognitive Relevanz dieser Erfahrungen davon abhängt, ob sie innerhalb eines weltanschaulichen Paradigmas einen Beitrag zu einem kohärenten und umfassenden Verständnis der uns begegnenden Wirklichkeit leisten.
KW  - Franz von Kutschera
KW  - ungegenständliche Erfahrungen
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-195533
SN  - 0028-3517
SN  - 1612-9520
N1  - Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.
VL  - 56
IS  - 4
SP  - 422
EP  - 440
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Reber, Elisabeth
T1  - Constructing evidence at Prime Minister's Question Time: An analysis of the grammar, semantics and pragmatics of the verb see
JF  - Intercultural Pragmatics
N2  - Abstract
Constructing evidence constitutes a practice to establish the speaker's authority at Prime Minister's Question Time (PMQT), a weekly half-hour session in the British House of Commons. Here the verb see constitutes a resource for both the questioning Leader of the Opposition (LO) and Members of Parliament (MP) as well as for the responding Prime Minister (PM) to claim first-hand perceptual experience. This paper takes an integrated approach, offering a combined analysis of the grammatical formatting, semantics and pragmatics of the verb see in the context of evidential moves at PMQT. It shows how the verb see is functional in referring to the perceptual basis of a claim made and how its grammatical formatting is reflective of the contingencies of the local interactional context. The analysis is grounded in 32 sessions of PMQT (ca. 16 hrs of video-recordings). The results can be summarised as follows: 1) The evidential function of the verb is achieved through its context-specific grammatical formatting and semantics. 2) The reference to the perceptual basis of a claim evoked by see may co-occur with epistemic qualification and evaluative expressions. 3) The formatting of the verb may be indexical of the political relationship between the questioner and the responding PM.
KW  - parliamentary interaction
KW  - perception
KW  - evidentiality
KW  - epistemic modality
KW  - see
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-195549
SN  - 1613-365X
SN  - 1612-295X
N1  - Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.
VL  - 11
IS  - 3
SP  - 357
EP  - 387
ER  - 
TY  - CHAP
A1  - Staffeldt, Sven
A1  - Ott, Christine
T1  - Sprechen als kommunikative Ressource. Was die linguistische Pragmatik für den Kompetenzbereich ‚Sprechen‘ zu bieten hat
T2  - Deutschunterricht am Gymnasium. Was kann die Sprachwissenschaft leisten?
N2  - Kein Abstract verfügbar
KW  - Sprechen
KW  - kommunikative Ressource
KW  - linguistische Pragmatik
KW  - Kompetenzbereich
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-210649
UR  - https://paedagogik.de/
PB  - Schneider Verlag Hohengehren
ER  - 
TY  - CHAP
A1  - Ott, Christine
T1  - Das Schulbuch beim Wort nehmen – Linguistische Methodik in der Schulbuchforschung
T2  - Methodologie und Methoden der Schulbuch- und Lehrmittelforschung
N2  - Kein Abstract verfügbar.
KW  - Schulbuchforschung
KW  - Linguistische Methodik
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-210394
UR  - https://www.klinkhardt.de/verlagsprogramm/1991.html
PB  - Verlag Julius Klinkhardt
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Papenfort, Kai
A1  - Vogel, Jörg
T1  - Small RNA functions in carbon metabolism and virulence of enteric pathogens
JF  - Frontiers in Cellular and Infection Microbiology
N2  - Enteric pathogens often cycle between virulent and saprophytic lifestyles. To endure these frequent changes in nutrient availability and composition bacteria possess an arsenal of regulatory and metabolic genes allowing rapid adaptation and high flexibility. While numerous proteins have been characterized with regard to metabolic control in pathogenic bacteria, small non-coding RNAs have emerged as additional regulators of metabolism. Recent advances in sequencing technology have vastly increased the number of candidate regulatory RNAs and several of them have been found to act at the interface of bacterial metabolism and virulence factor expression. Importantly, studying these riboregulators has not only provided insight into their metabolic control functions but also revealed new mechanisms of post-transcriptional gene control. This review will focus on the recent advances in this area of host-microbe interaction and discuss how regulatory small RNAs may help coordinate metabolism and virulence of enteric pathogens.
KW  - sRNA
KW  - carbon metabolism
KW  - Hfq
KW  - CsrA
KW  - virulence
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-197520
SN  - 2235-2988
VL  - 4
IS  - 91
ER  - 
TY  - BOOK
ED  - Kulke, Elmar
ED  - Rauh, Jürgen
T1  - Das Shopping Center Phänomen - Aktuelle Entwicklungen und Wirkungen
N2  - Das „Phänomen“ Shopping Center beschäftigt geographische Handelsforscher und Praktiker seit Jahren gleichermaßen. Dies liegt nicht zuletzt an vielfältigen Prozessen der raum-zeitlichen Ausbreitung, welche auf globaler Ebene zunehmende Internationalisierung, auf der regionalen Ebene rücken vermehrt mittelgroße und kleinere Städte in den Fokus der Projektentwickler und auf lokaler Ebene ist eine Verlagerung des Ansiedlungsgeschehens von Stadtrandlagen zu innerstädtischen Zentren zu beobachten. 
Auf Akteursseite spielen Projektentwickler und Management eine wichtige Rolle, um Shopping Center zu erfolgreichen Investmentprodukten zu machen, während die räumliche Planung bei der Bewertung von Projektanträgen und bei der Einordnung in städtische Ansiedlungsstrategien und Leitbilder zu berücksichtigen hat, dass Shopping Center eine besondere Raumkonfiguration in den Stadtlandschaften darstellen - mit Auswirkungen auf verschiedene Aspekte der wirtschaftlichen Entwicklungen und des sozialen Lebens. Ihre Verträglichkeit mit bestehenden Einzelhandelsstrukturen, ihre Wirkungen auf die Stadtentwicklung sowie auf Kaufkraftströme mit geeigneten Methoden und unter Berücksichtigung aktueller Prozesse zu untersuchen, ist Anliegen der Forschung und Praxis.

Diesem Anliegen widmet sich der vorliegende Sammelband, wobei der Großteil der Beiträge auf den Vorträgen einer Fachsitzung im Rahmen des Deutschen Geographentages 2013 in Passau basiert.
N2  - Enthält:
Elmar Kulke und Jürgen Rauh: Das Shopping Center Phänomen: Aktuelle Entwicklungen und Wirkungen 

Barbara Hahn: Globalisierung der Shopping Center-Industrie 

Lena Stähler und Christian Krajewski: Innerstädtische Shopping Center in deutschen Mittelstädten: Einsatz und Erfolg kommunaler Steuerungsinstrumente im Ansiedlungsprozess 

Silke Weidner und Tanja Karzer: Auswirkungen innerstädtischer Shopping Center auf tradierte innerstädtische Einzelhandelsstrukturen -  Langzeitstudie „Höfe am Brühl" in Leipzig 

Norbert Lingen: Einfluss innerstädtischer Shopping Center auf die Zentralität von Mittel-und Großstädten 

Sven Buchsteiner und Maike Dzoimba: „Fachmarktzentrum 2.0": Investment-Alternative zum klassischen Shopping Center
T3  - Geographische Handelsforschung - 22 
KW  - Deutschland
KW  - Einkaufszentrum
KW  - Aufsatzsammlung
KW  - Deutschland
KW  - Einzelhandelsstrukturen
KW  - Innenstadt
KW  - Shopping-Center
KW  - Einzelhandel
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-180744
SN  - 978-3-936438-70-3
N1  - Die gedruckte Version dieses Bandes ist im Buchhandel lieferbar. Nähere Informationen unter:
http://www.metagis.de/MetaGIS-Fachbuch/Schriftenreihen/Reihe-GHF/reihe-ghf.html
PB  - MetaGIS Infosysteme
CY  - Mannheim
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Cull, Benjamin
A1  - Lima Prado Godinho, Joseane
A1  - Fernandes Rodrigues, Juliany Cola
A1  - Frank, Benjamin
A1  - Schurigt, Uta
A1  - Williams, Roderick AM
A1  - Coombs, Graham H
A1  - Mottram, Jeremy C
T1  - Glycosome turnover in Leishmania major is mediated by autophagy
JF  - Autophagy
N2  - Autophagy is a central process behind the cellular remodeling that occurs during differentiation of Leishmania, yet the cargo of the protozoan parasite's autophagosome is unknown. We have identified glycosomes, peroxisome-like organelles that uniquely compartmentalize glycolytic and other metabolic enzymes in Leishmania and other kinetoplastid parasitic protozoa, as autophagosome cargo. It has been proposed that the number of glycosomes and their content change during the Leishmania life cycle as a key adaptation to the different environments encountered. Quantification of RFP-SQL-labeled glycosomes showed that promastigotes of L. major possess ~20 glycosomes per cell, whereas amastigotes contain ~10. Glycosome numbers were significantly greater in promastigotes and amastigotes of autophagy-defective L. major Δatg5 mutants, implicating autophagy in glycosome homeostasis and providing a partial explanation for the previously observed growth and virulence defects of these mutants. Use of GFP-ATG8 to label autophagosomes showed glycosomes to be cargo in ~15% of them; glycosome-containing autophagosomes were trafficked to the lysosome for degradation. The number of autophagosomes increased 10-fold during differentiation, yet the percentage of glycosome-containing autophagosomes remained constant. This indicates that increased turnover of glycosomes was due to an overall increase in autophagy, rather than an upregulation of autophagosomes containing this cargo. Mitophagy of the single mitochondrion was not observed in L. major during normal growth or differentiation; however, mitochondrial remnants resulting from stress-induced fragmentation colocalized with autophagosomes and lysosomes, indicating that autophagy is used to recycle these damaged organelles. These data show that autophagy in Leishmania has a central role not only in maintaining cellular homeostasis and recycling damaged organelles but crucially in the adaptation to environmental change through the turnover of glycosomes.
KW  - ATG8
KW  - Leishmania
KW  - TEM
KW  - glycosome
KW  - protozoan parasite
KW  - ATG
KW  - autophagy-related
KW  - GFP
KW  - green fluorescent protein
KW  - MVT
KW  - multivesicular tubule
KW  - RFP
KW  - red fluorescent protein
KW  - transmission electron microscopy
KW  - adaptation
KW  - autophagy
KW  - mC
KW  - mCherry
KW  - fluorescent protein
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-150277
VL  - 10
IS  - 12
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Kuhtz, Juliane
A1  - Schneider, Eberhard
A1  - El Hajj, Nady
A1  - Zimmermann, Lena
A1  - Fust, Olga
A1  - Linek, Bartosz
A1  - Seufert, Rudolf
A1  - Hahn, Thomas
A1  - Schorsch, Martin
A1  - Haaf, Thomas
T1  - Epigenetic heterogeneity of developmentally important genes in human sperm: Implications for assisted reproduction outcome
JF  - Epigenetics
N2  - The molecular basis of male infertility is poorly understood, the majority of cases remaining unsolved. The association of aberrant sperm DNA methylation patterns and compromised semen parameters suggests that disturbances in male germline epigenetic reprogramming contribute to this problem. So far there are only few data on the epigenetic heterogeneity of sperm within a given sample and how to select the best sperm for successful infertility treatment. Limiting dilution bisulfite sequencing of small pools of sperm from fertile donors did not reveal significant differences in the occurrence of abnormal methylation imprints between sperm with and without morphological abnormalities. Intracytoplasmic morphologically selected sperm injection was not associated with an improved epigenetic quality, compared to standard intracytoplasmatic sperm injection. Deep bisulfite sequencing (DBS) of 2 imprinted and 2 pluripotency genes in sperm from men attending a fertility center showed that in both samples with normozoospermia and oligoasthenoteratozoospermia (OAT) the vast majority of sperm alleles was normally (de)methylated and the percentage of epimutations (allele methylation errors) was generally low (<1%). However, DBS allowed one to identify and quantify these rare epimutations with high accuracy. Sperm samples not leading to a pregnancy, in particular in the OAT group, had significantly more epimutations in the paternally methylated GTL2 gene than samples leading to a live birth. All 13 normozoospermic and 13 OAT samples leading to a child had <1% GTL2 epimutations, whereas one (7%) of 14 normozoospermic and 7 (50%) of 14 OAT samples without pregnancy displayed 1–14% GTL2 epimutations.
KW  - ART outcome
KW  - deep bisulfite sequencing
KW  - epigenetic heterogeneity
KW  - GTL2
KW  - sperm DNA methylation
KW  - IMSI
KW  - ICSI
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-150261
VL  - 9
IS  - 12
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Fischer, Doris
T1  - The Impact of Changing Incentives in China on International Cooperation in Social Science Research on China
JF  - Journal of Current Chinese Affairs
N2  - Over the past three decades, China’s fast economic development has induced considerable changes in China’s university and research institution landscape, research financing and academic career incentives. This paper argues that these changes have affected the motivation and the ways in which Chinese scholars engage in international research cooperation. Most recently it has been observed that strong pressures on scholars and scientists – especially at leading academic institutions – to excel in international publications while simultaneously fulfilling their obligation to generate income for their institutions can lead to a dilemma with regard to international research cooperation: Those institutions and scholars most interesting for foreign scholars to cooperate with may be the ones with the least amount of both incentive and time to enter into serious cooperation. This article invites us to reflect on the implications of these changes in the incentive structure for cooperation in social science research on China.
KW  - social science research
KW  - incentives
KW  - research funds
KW  - international cooperation
KW  - China
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-120524
UR  - http://nbn-resolving.org/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:18-4-7454
SN  - 1868-4874
VL  - 2
IS  - 2
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Tulodziecki, Gerhard
A1  - Herzig, Bardo
A1  - Grafe, Silke
T1  - Medienpädagogische Forschung als gestaltungsorientierte Bildungsforschung vor dem Hintergrund praxis- und theorierelevanter Forschungsansätze in der Erziehungswissenschaft.
JF  - MedienPädagogik, Zeitschrift für Theorie und Praxis der Medienbildung
N2  - In der Diskussion um eine gegenstandsadäquate Forschungsmethodik für die Pädagogik bzw. Erziehungswissenschaft stellt deren Bedeutung für eine theoriebasierte Verbesserung der Erziehungs- und Bildungspraxis ein wichtiges Thema dar. Da die Medienpädagogik als erziehungswissenschaftliche Teildisziplin zu verstehen ist, gelten für die medienpädagogische Forschung gleichermassen die Fragen nach ihrem Stellenwert für die Weiterentwicklung medienpädagogischer Praxis und für ihre theoretische Fundierung. Vor diesem Hintergrund werden in unserem Beitrag verschiedene erziehungswissenschaftliche Forschungsansätze mit medienpädagogischen Bezügen skizziert, die in besonderer Weise auf eine theoriebasierte Verbesserung der Erziehungs- und Bildungspraxis zielen: die Aktionsforschung, die praxis- und theorieorientierte Entwicklung und Evaluation von Konzepten für pädagogisches Handeln, der Design-Based Research-Ansatz sowie das Konzept der entwicklungsorientierten Bildungsforschung. In einer Zusammenschau werden zehn Merkmale entsprechender Forschungsansätze aufgezeigt und im Hinblick auf eine gestaltungsorientierte medienpädagogische Forschung kommentiert: Gestaltung als Bestandteil des Forschungsprozesses und der Wissensgenerierung, Praxisrelevanz und Praxistauglichkeit, Reflexion von Wertbezügen, Theoriefundierung und Theorieentwicklung, empirische Fundierung und Kontrolle, Forschung als zirkulärer und iterativer Prozess, Zusammenwirken von Praxis und Wissenschaft, Forschung als Beitrag zur Professionalisierung, Verknüpfung unterschiedlicher Forschungsmethoden, Diskussion von Gütekriterien und Qualitätsstandards.
KW  - Medienpädagogik
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-120284
SN  - 1424-3636
ER  - 
TY  - THES
A1  - Makgotlho, Phuti Edward
T1  - Molecular characterization of the staphylococcal two component system sae and its role in the regulation of the adhesin Eap under SDS stress stimulation
T1  - Die molekulare charakterisierung des zwei komponenten-systems sae in staphylokokken und seiner rolle in der Regulation des Eap adhäsins unter SDS vermittelten stress bedingungen
N2  - The Staphylococcus aureus two component system (TCS) sae governs expression of numerous virulence factors, including Eap (extracellular adherence protein), which in turn among other functions also mediates invasion of host cells. The sae TCS is encoded by the saePQRS operon, with saeS coding for the sensor histidine kinase (SaeS) and saeR encoding the response regulator (SaeR). The saeRS system is preceded by two additional open reading frames (ORFs), saeP and saeQ, which are predicted to encode a lipoprotein (SaeP) and a membrane protein (SaeQ), respectively. Earlier, we have shown that SDS-containing subinhibitory concentrations of biocides (Perform®) and SDS alone activate sae transcription and increase cellular invasiveness in S. aureus strain Newman. The effect is associated with an amino acid exchange in the N-terminus of SaeS (L18P), specific to strain Newman.
 
In this work, the role of whether the two additional genes, saePQ coding for the accessory proteins SaeP and SaeQ, respectively, are involved in SDS-mediated saeRS was investigated. It could demonstrated that the lack of the SaeP protein resulted in an increased saeRS transcription without SDS stress in both SaeSL/P variants, while the SDS effect was less pronounced on sae and eap expression compared to the Newman wildtype, suggesting that the SaeP protein represses the sae system. Also, SDS-mediated inductions of sae and eap transcription along with enhanced invasion were found to be dependent on presence of the SaeSP variant in Newman wildtype. On the other hand, the study also shows that the saePQ region of the sae operon is required for fully functional two-component system saeRS under normal growth conditions, but it is not involved in SDS-mediated activation of the saeS signaling and sae-target class I gene, eap.
 
In the second approach, the study investigates whether SDS-induced sae expression and host cell invasion is common among S. aureus strains not carrying the (L18P) point mutation. To demonstrate this strain Newman, its isogenic saeS mutants, and various S. aureus isolates were analysed for sae, eap expression and cellular invasiveness. Among the strains tested, SDS exposure resulted only in an increase of sae transcription, Eap production and cellular invasiveness in strain Newman wild type and MRSA strain ST239-635/93R, the latter without an increase in Eap. Interestingly, the epidemic community-associated MRSA strain, USA300 LAC showed a biphasic response in sae transcription at different growth stages, which, however, was not accompanied by increased invasiveness. All other clinical isolates investigated displayed a decrease of the parameters tested. While in strain Newman the SDS effect was due to the saeSP allele, this was not the case in strain ST239-635/93R and the biphasic USA300 strains. Also, increased invasiveness of ST239-635/93R was found to be independent of Eap production. Furthermore, to investigate the global effect of SDS on sae target gene expression, strain Newman wild-type and Newman ∆sae were treated with SDS and analyzed for their transcription profiles of sae target genes using microarray assays. We could show that subinhibitory concentrations of SDS upregulate and downregulate gene expression of several signaling pathways involved in biosynthetic, metabolic pathways as well as virulence, host cell adherence, stress reponse and many hypothetical proteins.

In summary, the study sheds light on the role of the upstream region saePQ in SDS-mediated saeRS and eap expression during S. aureus SDS stress. Most importantly, the study also shows that subinhibitory SDS concentrations have pronounced strain-dependent effects on sae transcription and subsequent host cell invasion in S. aureus, with the latter likely to be mediated in some strains by other factors than the known invasin Eap and FnBP proteins. Moreover, there seems to exist more than the saeSP-mediated mechanism for SDS-induced sae transcription in clinical S. aureus isolates. These results help to further understand and clarify virulence and pathogenesis mechanisms and their regulation in S. aureus.
N2  - Das Zwei Komponenten-Systems (TCS) Sae in S. aureus reguliert die Expression einer Vielzahl von Virulenzfaktoren, dazu gehört unter anderem das extrazelluläre Adhärenzprotein Eap, welches neben weiteren Funktionen, die Invasion in eukaryotische Wirtszellen vermittelt. Die Gene des sae TCS sind in einem Operon organisiert (saePQRS), wobei saeS für die sensorische Histidinkinase (SaeS) und saeR für den „Response Regulator“ (SaeR) kodieren. Diesen Genen sind zwei weitere Genabschnitte, saeP und saeQ, vorangestellt, wobei saeP vermutlich für ein Lipoprotein (SaeP) und saeQ für ein Membranprotein (RelQ) kodieren. In einer früheren Arbeit konnten wir zeigen, dass SDS-haltige Biozide (Perform©) unter sub- inhibitorischen Konzentrationen, sowie reines SDS, die sae Transkription aktiviert und dadurch zu einer erhöhten Invasion des S. aureus Stamms Newman in Wirtszellen führt. Dieser Effekt ist assoziiert mit einem spezifischen Aminosäureaustausch im N-terminus von SaeS (L18P) des Stamm Newman.

In dieser Arbeit soll nun die Beteiligung der zwei zusätzlichen Gene, saeP und saeQ, an der SDS vermittelten transkriptionellen Induktion von saeR/S untersucht werden. Es konnte gezeigt werden, dass ohne SaeP, die saeR/S Transkription in beiden SaeL/P Varianten erhöht war, wobei eine zusätzliche SDS Behandlung hierfür nicht notwendig war. Im Gegenteil, es zeigte sich, dass der SDS Effekt auf die sae und eap Expression in der saeP Mutante deutlich weniger ausgeprägt ist als im Wildtyp Stamm. Das läßt vermuten, dass das Lipoprotein SaeP repremierend auf das sae System einwirkt. Des Weiteren wurde festgestellt, dass die SDS vermittelte transkriptionelle Induktion von sae und eap, zusammen mit der erhöhten Invasion, abhängig vom vorhanden sein der SaeSP Variante im Newman Wildtyp Stamm ist. Die Arbeit zeigt, dass die saePQ Region wichtig ist für die vollständige Funktion des Zwei Komponenten Systems SaeRS unter  normalen Wachstumsbedingungen. Jedoch ist  diese Region nicht involviert in der Aktivierung von SaeS, mit SDS als Signalgeber, sowie der darauffolgenden Aktivierung des sae Zielgens eap.

In einem zweiten Ansatz wurde untersucht, ob die SDS induzierte sae Expression und Wirtszellinvasion   auch   häufig   in   S.   aureus   Stämmen   auftritt,   welche   keine   (L18P)
 

Punktmutation besitzen. Dafür wurde Stamm Newman, die isogene saeS Mutante und verschiedene S. aureus Klinikisolate auf ihre sae, eap Expression, sowie zelluläre Invasionsfähigkeit hin analysiert. Von den getesteten Stämmen reagiert nur Wildtyp Stamm Newman und ein MRSA Stamm ST239-635/93R mit gesteigerter sae Transkription, Eap Produktion und zellulärer Invasion. Der MRSA Stamm jedoch ohne erhöhte Eap Produktion. Interessanterweise zeigt der „community- associated“ MRSA Stamm USA300 LAC eine biphasische sae Transkription in verschiedenen Wachstumsphasen, welche jedoch nicht einhergeht mit erhöhter Invasion. Alle anderen Klinikisolate zeigten abnehmende Tendenzen
in den getesteten Parametern. Während im Stamm Newman der SDS Effekt auf das saeSP
Allel zurückzuführen ist, gilt dies nicht für den Stamm ST239-635/93R, sowie den biphasischen Stamm USA300. Außerdem konnte gezeigt werden, dass die erhöhte Invasion des Stamms ST239-635/93R unabhängig von seiner Eap Produktion ist. Des Weiteren zeigten wir den globalen Effekt von SDS auf die sae Zielgenexpression. Dafür behandelten wir Wildtyp Stamm Newman mit SDS und analysierten die Transkription der sae Zielgene mittels Microarray Analyse. Wir konnten zeigen, dass subinhibitorische SDS Konzentrationen, induzierende als auch repremierende Auswirkungen auf die Genexpression haben. Dabei sind Gene betroffen, die involviert sind in verschiedene Signalwege, Biosynthese/Metabolismus als auch in Virulenz, Wirtzelladhärenz und Stressantwort.

Zusammenfassend gibt die Arbeit Aufschluss über die Rolle der „upstream“ Region saePQ hinsichtlich der SDS-abhängigen saeRS und eap Expression in S. aureus. Am wichtigsten ist hierbei die Erkenntnis, das subinhibitorische SDS Konzentrationen einen deutlichen stammabhängigen Effekt auf die sae Transkription und daraus folgernd auf die Wirtszellinvasion von S. aureus haben. Letzteres wird vermutlich in manchen Stämmen durch andere Faktoren als die bekannten Invasinproteine Eap und FnBP vermittelt. Außerdem scheint es in den klinischen S. aureus Isolaten mehr als nur den saeSP abhängigen Mechanismus der sae Induktion durch SDS zu geben. Diese Ergebnisse helfen uns die Virulenz und pathogenen Mechanismen als auch deren Regulation in S. aureus zu verstehen. Die Beobachtungen tragen zu unserem Verständnis bei, wie das sae System Signale der Umgebung detektieren kann. Dies ist bis jetzt eine Fragestellung mit vielen Unbekannten.
KW  - Staphylococcus aureus
KW  - Eap
KW  - Newman strain sae
KW  - virulence
KW  - Cellular invasion
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-149403
ER  - 
TY  - THES
A1  - Koch, Miriam
T1  - Role of Coagulation Factor XII in Atherosclerosis
T1  - Rolle des Koagulationsfaktors XII in der Atherosklerose
N2  - Atherosclerosis is considered a chronic inflammatory disease of the arterial vessel wall which is not only modulated by innate and adaptive immune responses but also by factors of the blood coagulation system. 
In general hypercoagulability seems to increase the development and progression of experimental atherosclerosis in mice on an atherogenic background. In addition, the great majority of coagulation proteins including coagulation factor XII (FXII) have been detected in early and advanced human atherosclerotic lesions supporting the cross-link between the coagulation system and atherosclerosis. Moreover, FXII has been detected in close proximity to macrophages, foam cells and smooth muscle cells in these lesions and has been demonstrated to be functionally active in human plaques. Although these data indicate that factor XII may play a role in atherogenesis a direct contribution of FXII to atherogenesis has not been addressed experimentally to date. Furthermore, clinical studies examining the function of FXII in vascular disease have yielded conflicting results. 
Hence, in order to investigate the function of coagulation factor XII in atherosclerosis apolipoprotein E and FXII-deficient (F12\(^{-/-}\) apoE\(^{-/-}\)) mice were employed. Compared to F12\(^{+/+}\)apoE\(^{-/-}\) controls, atherosclerotic lesion formation was reduced in F12\(^{-/-}\)apoE\(^{-/-}\) mice, associated with diminished systemic T-cell activation and Th1-cell polarization after 12 weeks of high fat diet. Moreover, a significant decrease in plasma levels of complement factor C5a was evidenced in F12\(^{-/-}\)apoE\(^{-/-}\) mice. Interestingly, C5a increased the production of interleukin-12 (IL-12) in dendritic cells (DCs) and enhanced their capacity to trigger antigen-specific interferon-gamma (IFNγ) production in OTII CD4\(^+\) T cells in vitro. Importantly, a reduction in frequencies of IL-12 expressing splenic DCs from atherosclerotic F12\(^{-/-}\)apoE\(^{-/-}\) versus F12\(^{+/+}\)apoE\(^{-/-}\) mice was observed in vivo, accompanied by a diminished splenic Il12 transcript expression and significantly reduced IL-12 serum levels. 
Consequently, these data reveal FXII to play an important role in atherosclerotic lesion formation and to promote DC-induced and systemic IL 12 expression as well as pro-inflammatory T-cell responses likely at least in part via the activation of the complement system.
N2  - Die Arteriosklerose wird als eine chronisch entzündliche Erkrankung der arteriellen Gefäßwand angesehen, welche nicht nur durch Antworten des angeborenen und erworbenen Immunsystems, sondern auch durch Faktoren des Blutgerinnungssystems beeinflusst wird.
Aus Tierstudien weiß man, dass Hyperkoagulabilität im Allgemeinen die Entwicklung und das Fortschreiten der Arteriosklerose in Mäusen mit atherogenem Hintergrund steigert. Ferner wurde die Mehrheit der Blutgerinnungsproteine inklusive des Koagulationsfaktors XII (FXII) in frühen und fortgeschrittenen arteriosklerotischen Läsionen in Menschen nachgewiesen, was eine mögliche Verbindung zwischen Koagulationssystem und Arteriosklerose untermauert. Darüber hinaus wurde der FXII in diesen Läsionen im unmittelbaren Umfeld von Makrophagen, Schaumzellen und glatten Muskelzellen nachgewiesen und dessen funktionelle Aktivität in humanen Plaques aufgezeigt. Obwohl diese Daten eine Funktion von FXII in der Arteriosklerose nahelegen, wurde eine direkte Beteiligung von FXII an der Atherogenese bislang experimentell noch nicht untersucht. Ferner erzielten klinische Studien, welche die Funktion von FXII in Gefäßerkrankungen untersuchten, widersprüchliche Resultate.
Um die Funktion des Koagulationsfaktors XII in der Atherosklerose zu untersuchen, wurden daher Apolipoprotein E und FXII-defiziente (F12\(^{-/-}\)apoE\(^{-/-}\)) Mäuse eingesetzt. Die Ausbildung arteriosklerotischer Läsionen war in F12\(^{+/+}\)apoE\(^{-/-}\) Mäusen im Vergleich zu F12\(^{+/+}\)apoE\(^{-/-}\) Kontrollen reduziert. Dies ging mit einer verringerten systemischen T-Zell Aktivierung und Th1-Zell Polarisierung nach 12-wöchiger atherogener Diät einher. Ferner konnte eine signifikante Reduktion der C5a-Plasmaspiegel in F12\(^{-/-}\)apoE\(^{-/-}\) Mäusen nachgewiesen werden. Interessanterweise konnte C5a die Interleukin-12 (IL 12) Produktion in dendritischen Zellen (DCs) steigern, sowie deren Fähigkeit erhöhen, eine antigen-spezifische Interferon-gamma (IFNγ) Produktion in vitro, in OTII CD4\(^+\) T-Zellen zu induzieren. Insbesondere konnte in vivo eine Reduktion IL-12-exprimierender DCs in Milzen arteriosklerotischer F12\(^{-/-}\)apoE\(^{-/-}\)  im Vergleich zu F12\(^{+/+}\)apoE\(^{-/-}\) Mäusen beobachtet werden, welche mit einer verminderten Expression an Il12 Transkripten in der Milz und signifikant reduzierten IL-12 Serumspiegeln einherging.
Zusammenfassend zeigen diese Daten, dass FXII eine wichtige Rolle in der Bildung arteriosklerotischer Läsionen spielt und die DC-vermittelte und systemische IL-12 Expression, sowie pro-inflammatorische T-Zell Antworten, vermutlich teilweise über eine Aktivierung des Komplementsystems, fördert.
KW  - Gerinnungsfaktor XII
KW  - Arteriosklerose
KW  - coagulation factor XII
KW  - atherosclerosis
KW  - T cells
KW  - dendritic cells
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-97850
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schneckenburger, Manuel
T1  - Was bedeutet eine Änderung der Kontrastmittelaufnahme  in niedrig malignen Gliomen bei Kindern?
T1  - Significance of contrast enhancement in low grade gliomas in children
N2  - Bei niedriggradigen Gliomen WHO I° und II° ist das Kontrastmittelverhalten variabel und nicht mit der Prognose assoziiert. Andererseits wurde bei spontanen Regressionen von niedriggradigen Gliomen bei Patienten sowohl mit als auch ohne eine Neurofibromatose Typ I eine Abnahme der Kontrastmittelaufnahme berichtet. Vielleicht deswegen verleitet eine Zunahme des Enhancements oder ein neu aufgetretenes Enhancement nicht selten zur Diagnose einer Tumorprogression. Es stellt sich also die Frage, ob eine Kontrastmittelaufnahme bei LGGs mit einer Größenzunahme somit einem Tumorprogress assoziiert ist.
Es lässt sich eine überdurchschnittliche Assoziation einer Änderung der Kontrastmittelaufnahme mit dem Wachstumsverhalten bei LGGs nachweisen. Allerdings ist das Maß für eine Progression oder Regression weiterhin die Größenänderung des Tumors. Auch eine neue Kontrastmittelaufnahme innerhalb eines Tumors hat keine Bedeutung für das aktuelle Staging. Sie findet sich zwar häufiger bei Wachstum aber auch bei regredienten Tumoren.
N2  - Low grade gliomas show a variable contrast enhancement which does not correlate with the prognosis. On the other hand, there are several case reports which show a spontaneous regression of tumor size with a decreasing enhancement. The purpose of this study is to answer the question, if there is a correlation between increasing contrast enhancement and tumorprogression. 
We showed an association between change in contrast enhancement and tumorgrowth, growing tumors tended to show an increasing contrast enhancement and vice versa. But the change in tumorsize was too little to be catgorized as progression/regression. A spot of new contrast enhancement had no prognostic value since it appeared in progredient and regredient tumors. We could show, that there is a significant correlation between change in size and contrast enhancement, but an increasing enhancement without increasing size showed no prognostic value. Tumor progression is defined in increasing volume, increasing contrast enhancement has no impact for the further prognosis.
KW  - Gliom
KW  - Kontrastmittel
KW  - Kernspintomografie
KW  - Hirntumor
KW  - Enhancement
KW  - niedrigmaligne
KW  - Kinder
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-145403
ER  - 
TY  - THES
A1  - Mathes, Denise Sandra
T1  - Die Rolle von T-Lymphozyten im myokardialen Reperfusionsschaden
T1  - The role of T-cells in myocardial reperfusion injury
N2  - Der Myokardinfarkt (MI) gehört nach wie vor zu den führenden Todesursachen weltweit. Eine Minimierung der Infarktgröße, die durch die Dauer der Ischämie bestimmt wird, ist wesentlich für das Überleben und die Lebensqualität des Myokardinfarkt-Patienten. Die Reperfusion stellt aktuell eine zentrale klinische Intervention dar, um den myokardialen Schaden einzugrenzen. Dennoch führt die Reperfusion per se zu zusätzlichem Schaden am Herzen. Somit ist die Erforschung neuer Strategien zur Minimierung des myokardialen Reperfusionsschadens international von Interesse. Die Pathophysiologie des myokardialen Reperfusionsschadens ist vielschichtig und einige Komponenten sind auch heute in ihrer Wirkweise noch nicht vollständig mechanistisch verstanden. Die vorliegende Arbeit untersucht die Rolle von CD4+ T-Zellen und insbesondere deren Subpopulation der regulatorischen T-Zellen im myokardialen Reperfusionsschaden und stellt  neue, auf T-Zellen abzielende, Therapien in Ergänzung zur myokardialen Reperfusion vor.
Zunächst wurde eine Infiltration von T-Zellen in das Myokard nach Ischämie-Reperfusion (I/ R) untersucht. Nach der Ischämie-Reperfusion wurden infiltrierende CD4+ T-Zellen als quantitativ führend und aktiviert identifiziert und erwiesen sich in der Infarktgrößenbestimmung als relevante Mediatoren des Reperfusionsschadens. CD25+Foxp3+ regulatorische T-Zellen (Treg) stellen eine Subpopulation von CD4+ T-Zellen mit immunsuppressiven Eigenschaften dar, die schnell und niederschwellig aktiviert werden können und kommen somit als zum Reperfusionsschaden beitragend in Frage. Mit Hilfe des DEREG (DEpletion of REGulatory T cells) -Mausmodells wurde gezeigt, dass regulatorische T-Zellen zum myokardialen Reperfusionsschaden beitragen; Treg-depletierte DEREG-Mäuse waren vor dem Reperfusionsschaden geschützt und zeigten kleinere Infarktgrößen als die Kontrolltiere. Zudem wurde mittels Transferexperimenten gezeigt, dass für den Treg-vermittelten Reperfusionsschaden die Anwesenheit von CD25- konventionellen T-Zellen (Tconv) erforderlich ist. Regulatorische T-Zellen stellen also einen in der vorliegenden Arbeit identifizierten potentiellen Angriffspunkt zur Reduktion des myokardialen Reperfusionsschadens dar. 
Anhand von T-Zell-Rezeptor transgenen OT-II Mäusen und MHC (Major Histocompatibility Complex) Klasse II Knockout (KO) Tieren wurde gezeigt, dass Autoantigenerkennung im myokardialen Reperfusionsschaden eine Rolle spielt. Zur vollen T-Zell-Aktivierung notwendig ist neben dem MHC Klasse II-Signalweg und Kostimulatoren auch das Moleküle CD154 (CD40L). Die Gabe eines inhibitorischen anti-CD154-Antikörpers reduzierte die Infarktgröße in Wildtyp-Tieren sigifikant. Der myokardiale Reperfusionsschaden kann neben Zellen der adaptiven Immunität auch durch Neutrophile Granulozyten, Plättchen oder Inflammation des Endothels verstärkt werden. Knockout Mäuse mit einer Defizienz an CD4+ T-Zellen verfügten über eine verbesserte Mikroperfusion. Mechanistisch war nach 24h Reperfusion die absolute Zellzahl an Neutrophilen Granulozyten im CD4 KO im Vergleich zu Wildtyp-Mäusen unverändert; in Endothelzellen war die Regulation bestimmter Gene (VEGFα, TIMP-1 und Eng) nach I/ R im CD4 KO jedoch verändert.  
Zusammengefasst zeigt die vorliegende Arbeit eine zentrale Rolle der Antigen-Erkennung durch den T-Zell-Rezeptor zur Aktivierung von CD4+ T-Zellen im myokardialen Reperfusionsschaden. In Anwesenheit von CD4+Foxp3+ T-Zellen ist der Reperfusionsschaden erhöht. Somit können CD4+Foxp3+ T-Zellen potentiell als Ziel für neuartige Therapien des Myokardinfarkts genutzt werden.
N2  - Myocardial infarction (MI) is still one of the leading causes of mortality worldwide. Minimizing infarct size, which is determined by duration of ischemia, is of paramount importance for the rescue of myocardial tissue determining myocardial infarct size and prognosis. Currently, reperfusion is a central clinical intervention to curtail myocardial ischemia. However, reperfusion itself is leading to additional damage to the heart. Therefore, investigating new strategies to minimize myocardial reperfusion injury is of international interest. The pathophysiology of myocardial reperfusion injury is complex and some of its components are still mechanistically not completely understood. The present work determines the role of CD4+ T-cells and in particular their subset of regulatory T-cells in myocardial reperfusion injury, providing approaches for new T-cell directed therapies in addition to myocardial reperfusion.
Initially, an infiltration of T-cells into the myocardium was investigated after ischemia-reperfusion (I/ R). After ischemia-reperfusion, infiltrating CD4+ T-cells were identified as leading in quantity and activated and turned out to be relevant mediators of reperfusion injury influencing infarct size. CD25+Foxp3+ regulatory T (reg)-cells are a subpopulation of CD4+ T-cells with immunosuppressive features, being activated quickly and at a low threshold, thereby possibly mediating reperfusion injury. With the help of the DEREG (DEpletion of REGulatory T-cells) mouse model, regulatory T-cells were identified as involved in myocardial reperfusion injury; Treg-depleted DEREG mice were protected from reperfusion injury showing smaller infarct sizes than control mice. Additionally, transfer experiments revealed that Treg-mediated reperfusion injury needs the presence of CD25- conventional T-cells (Tconv). That means that Tregs are a potential target identified in the present work to reduce myocardial reperfusion injury. 
With the help of T-cell receptor transgenic OT-II mice and MHC (major histocompatibility complex) class II knockout (KO) mice, it was shown that recognition of autoantigen plays a role in myocardial reperfusion injury. Next to MHC class II-signaling and costimulators also the molecule CD154 (CD40L) is required for full T-cell activation. An inhibitory anti-CD154 antibody significantly reduced infarct size in wildtype mice. Besides by cells of the adaptive immunity, myocardial reperfusion injury can also be intensified by neutrophils, platelets or inflammation of the endothelium. Knockout mice deficient in CD4+ T-cells revealed a better microperfusion. Mechanistically, after 24h of reperfusion, the absolute cell number of neutrophils was not altered in CD4 KO versus wildtype mice; however, in endothelial cells, the regulation of specific genes (VEGFα, TIMP-1 and Eng) was altered after I/ R. 
In summary, the present work shows a central role of recognition of antigen by the T-cell receptor for activation of CD4+ T cells in myocardial reperfusion injury. In the presence of CD4+Foxp3+ regulatory T-cells, myocardial reperfusion injury is enhanced. Hence, CD4+Foxp3+ regulatory T-cells might constitute a new potential target for the therapy of myocardial infarction.
KW  - Reperfusion
KW  - T-Lymphozyt
KW  - Foxp3+CD4+ regulatorische T-Zelle
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-110802
ER  - 
TY  - THES
A1  - Paul, Mila Marie
T1  - Vesikelverkehr in Aktiven Zonen
T1  - Vesicle cycle in active zones
N2  - Aktive Zonen (AZs) sind hoch spezialisierte, subzelluläre Kompartimente von Neuronen, die der synaptischen Übertragung dienen. Sie enthalten Gerüstproteine wie RIM (Rab3 interacting molecule) sowie elektronendichte Projektionen bestehend aus Bruchpilot bei Drosophila melanogaster oder Bassoon im Säuger, welche Schlüsselkomponenten des Vesikelverkehrs darstellen. Bei der Fliege sind Anzahl und Verteilung von Bruchpilot-Molekülen in AZs relevant für die funktionelle Differenzierung. Ihre Anordnung wird im Abstand von weniger als einem Mikrometer innerhalb einer präsynaptischen Endigung reguliert. 
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden elektrophysiologische Ableitungen und konfokale sowie höchstauflösende, immunhistochemische Bildgebung mit dem dSTORM (direct Stochastic Optical Reconstruction Microscopy) Verfahren an larvalen, neuromuskulären Synapsen von Drosophila durchgeführt. Dabei wurde das genetische Potenzial des Modellorganismus genutzt, um relevante Proteinfunktionen und -interaktionen zu analysieren.  
RIM als zentrale Komponente Aktiver Zonen ist relevant für synaptische Plastizität. Eine als CORD7 (cone-rod dystrophy type 7) bezeichnete Punktmutation (Arginin zu Histidin) innerhalb der 310 Helix der C2A-Domäne von RIM wurde mit erhöhten kognitiven Fähigkeiten einer Patientengruppe in Verbindung gebracht. Weil die Drosophila C2A-Domäne eine hohe Homologie zur Säugerdomäne aufweist, konnte der Einfluss dieser Mutation auf Struktur und Funktion von Synapsen untersucht werden. Es zeigte sich, dass der Aminosäureaustausch der CORD7-Position und des benachbarten Arginin-Restes die synaptische Organisation und Transmission beeinflussen. 
In einer Reihe weiterer Experimente wurde das Zusammenspiel von Bruchpilot und Synaptotagmin, dem Calciumsensor der evozierten Transmitterfreisetzung, analysiert. Während AZs ohne Bruchpilot auch ohne Synaptotagmin funktionieren, führt dessen Reduktion zu einer Umverteilung von Bruchpilot-Molekülen innerhalb von AZs und zu dramatischen Änderungen in ihrer Anzahl. Abschließend wurde so ein Beitrag zum Verständnis der molekularen Organisation synaptischer Informationsverarbeitung und Plastizität geleistet, wobei zu klären bleibt, wie die zuverlässige Speicherung von Informationen an AZs erreicht werden kann.
N2  - Vesicle cycle in active zones
KW  - Aktive Zonen
KW  - active zone
KW  - Synapse
KW  - RIM
KW  - Synaptotagmin
KW  - synapse
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-110791
ER  - 
TY  - THES
A1  - Knobloch, Gunnar
T1  - Biochemical and structural characterization of chronophin
T1  - Die biochemische und strukturelle Charakterisierung
von Chronophin
N2  - The haloacid dehalogenase (HAD) family of phosphatases is an ancient, ubiquitous group of enzymes, and their emerging role in human health and disease make them attractive targets for detailed analyses.
This thesis comprises the biochemical and structural characterization of chronophin, an HAD-type
phosphatase, which has been shown to act on Ser3-phosphorylated cofiln-1, a key regulator of actin dynamics, and on the Ser/Thr-phosphorylated steroid receptor co-activator 3 (SRC-3). Besides being a specific phosphoprotein phosphatase, chronophin also acts on the small molecule pyridoxal 5'-phosphate (PLP, vitamin B6), implying that chronophin serves as a regulator of a variety important physiological pathways. The analysis of chronophin was performed on different levels, ranging from intrinsic regulatory mechanisms, such as the allosteric regulation via dimerization or the characterization of specificity determinants, to modes of extrinsic modulation, including the association with putative interacting proteins or the generation of chronophin-specific inhibitors.
The association of the previously identified putative chronophin interactors calcium- and integrinbinding protein 1 (CIB1) and calmodulin was investigated using recombinantly expressed and purified proteins. These studies revealed that the interaction of chronophin with CIB1 or calmodulin is mutually exclusive and regulated by calcium. Neither CIB1 nor calmodulin had an effect on the in vitro chronophin phosphatase activity towards PLP or phospho-cofilin-1, but might regulate other functions of this important phosphatase.
The role of chronophin dimerization was studied by generating a constitutively monomeric variant,
which showed reduced PLP hydrolyzing activity. X-ray crystallographic studies revealed that dimerization is essential for the positioning of the substrate specificity loop in chronophin, unraveling a previously unknown mechanism of allosteric regulation through a homophilic interaction. This mechanism potentially applies to other enzymes of the C2a subfamily of HAD-type phosphatases, as all structurally characterized members show a conserved mode of dimerization.
The general determinants of substrate specificity in the C2a subfamily of HAD phosphatases were
investigated by performing domain swapping experiments with chronophin and its paralog AUM and
subsequent biochemical analyses of the hybrid proteins. The X-ray crystallographic structure
determination of the chronophin catalytic domain equipped with the AUM capping domain revealed the first partial structure of AUM. This structural information was then used in subsequent studies that analyzed the divergent substrate specificities of AUM and chronophin in an evolutionary context.
Finally, a set of four chronophin inhibitors were generated based on the structure of PLP and
characterized biochemically, showing moderate inhibitory effects with IC50-values in the micromolar range. These compounds nevertheless constitute valuable tools for future in vitro experiments, such as studies concerning the structure-function relationship of chronophin as a PLP phosphatase. In addition, the crystal structure of one inhibitor bound to chronophin could be solved. These results provide the basis for the further development of competitive chronophin inhibitors with increased specificity and potency.
N2  - HAD Phosphatasen gehören zu einer phylogenetisch alten Proteinfamilie, die in allen drei Domänen des Lebens vertreten ist. Enzyme dieser vergleichsweise wenig charakterisierten Familie von Phosphatasen erweisen sich zunehmend als biomedizinisch interessante Zielmoleküle, da immer mehr Krankheiten identifiziert werden, bei denen HAD Phosphatasen eine Rolle spielen. In der hier vorliegenden Doktorarbeit wurde die HAD Phosphatase Chronophin biochemisch und strukturell charakterisiert. Bisher konnte gezeigt werden, dass Chronophin die Proteine Cofilin-1, ein Schlüsselprotein in der Regulation des Aktin-Zytoskeletts, und den Steroidrezeptor Coaktivator 3 (SRC-3) dephosphoryliert. Darüberhinaus ist bekannt, dass Chronophin eine spezifische Pyridoxal 5'-Phosphat (PLP, Vitamin B6) Phosphatase ist, und somit an der Regulation verschiedenster Signalwege beteiligt ist. Die hier beschriebene Analyse von Chronophin beinhaltet die Untersuchung intrinsischer Regulationsmechanismen, wie z.B. Determinanten
der Substratspezifität, die allosterische Regulation über Dimerisierung, bis hin zur Kontrolle durch extrinsische Faktoren wie interagierende Proteine oder Inhibitoren.
Die Interaktion von Chronophin mit den kürzlich in unserer Arbeitsgruppe identifizierten
Interaktionspartnern CIB1 (Kalzium- und Integrin-bindendes Protein 1) und Calmodulin wurde mit Hilfe rekombinant exprimierter und gereinigter Proteine untersucht. Dabei kam heraus, dass sich die Assoziation von CIB1 und Calmodulin an Chronophin gegenseitig ausschließt, und dass dieser Prozess durch Kalzium reguliert wird. Dabei beeinflusst weder die Bindung an CIB1 noch an Calmodulin die Phosphataseaktivität von Chronophin gegenüber den Substraten PLP oder phosphoryliertem Cofilin-1. Möglicherweise regulieren die beiden interagierenden Proteine die Funktion von Chronophin auf eine andere, hier nicht weiter untersuchte Art und Weise.
Der Einfluss der Chronophin-Dimerisierung wurde untersucht, indem wir eine konstitutiv monomere
Variante des üblicherweise dimeren Chronophins geschaffen haben. Diese monomere Variante des
Enzyms wies eine deutlich reduzierte Aktivität gegenüber PLP auf. Durch röntgenkristallographische Analysen des wild-typischen Proteins und der monomeren Variante konnten wir zeigen, dass die Dimerisierung von Chronophin notwendig ist, um ein Strukturelement, welches wichtig für die Substratspezifität ist, in einer korrekten Position zu halten. Dieser allosterische Mechanismus zur Aufrechterhaltung der Substratspezifität war bisher unbekannt, und trifft möglicherweise auf alle Proteine der C2a Unterfamilie von HAD Phosphatasen zu, die strukturell mit Chronophin verwandt sind.
Die Faktoren, welche auf die Substratspezifität von Chronophin Einfluss nehmen wurden untersucht,
indem einzelne Proteindomänen mit dem paralogen Protein AUM ausgetauscht, und die so geschaffenen
Protein-Hybride biochemisch untersucht wurden. Durch das Lösen der röntgenkristallographischen
Struktur eines Protein-Hybrids, bestehend aus der katalytischen Domäne von Chronophin und der
capping-Domäne von AUM, konnte die die erste partielle Struktur von AUM untersucht werden. Mit Hilfe dieser strukturellen Information und durch bioinformatische Analysen konnten anschließend die unterschiedliche Substratspezifitäten der beiden paralogen Phosphatasen Chronophin und AUM in einem evolutionsbiologischen Kontext untersucht werden.
Zusätzlich wurden vier mögliche Chronophin-Inhibitoren auf der Basis der PLP-Struktur synthetisiert. Die biochemische Analyse der Substanzen als Chronophin-Hemmer ergab moderate inhibitorische Eigenschaften mit IC50-Werten im micromolaren Bereich. Jedoch stellen die hier charakterisierten Inhibitoren nützliche Werkzeuge für die Untersuchung der Struktur-Wirkungsbeziehungen von Chronophin als PLP-Phosphatase dar. Die röntgenkristallographische Struktur von Chronophin mit einem der Inhibitoren liefert außerdem eine wichtge Grundlage für die zukünfitige Verbesserung der Inhibitoren bezüglich Effektivität und Spezifität.
KW  - Phosphatasen
KW  - Pyridoxalphosphat
KW  - Dimerisierung
KW  - Inhibitor
KW  - Chronophin
KW  - Pyridoxal 5'-phosphate phosphatase
KW  - Haloacid dehalogenase
KW  - HAD phosphatase
KW  - PLP phosphatase
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-110088
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schäfer, Christin Marliese
T1  - Approaching antimicrobial resistance –  Structural and functional characterization of the fungal transcription factor Mrr1 from Candida albicans and the bacterial   ß-ketoacyl-CoA thiolase FadA5 from Mycobacterium tuberculosis
T1  - Auf den Spuren der antimikrobiellen Resistenz – Strukturelle und funktionelle Charakterisierung des Transkriptionsfaktors Mrr1 aus Candida albicans und der bakteriellen β-ketoacyl-CoA thiolase FadA5 aus  Mykobakterium tuberculosis
N2  - The number of fungal infections is rising in Germany and worldwide. These infections are mainly caused by the opportunistic fungal pathogen C. albicans, which especially harms immunocompromised people. With increasing numbers of fungal infections, more frequent and longer lasting treatments are necessary and lead to an increase of drug resistances, for example against the clinically applied therapeutic fluconazole. Drug resistance in C. albicans can be mediated by the Multidrug resistance pump 1 (Mdr1), a membrane transporter belonging to the major facilitator family. However, Mdr1-mediated fluconazole drug resistance is caused by the pump’s regulator, the transcription factor Mrr1 (Multidrug resistance regulator 1). It was shown that Mrr1 is hyperactive without stimulation or further activation in resistant strains which is due to so called gain of function mutations in the MRR1 gene. 
To understand the mechanism that lays behind this constitutive activity of Mrr1, the transcription factor should be structurally and functionally (in vitro) characterized which could provide a basis for successful drug development to target Mdr1-mediated drug resistance caused by Mrr1. Therefore, the entire 1108 amino acid protein was successfully expressed in Escherichia coli. However, further purification was compromised as the protein tended to form aggregates, unsuitable for crystallization trials or further characterization experiments. Expression trials in the eukaryote Pichia pastoris neither yielded full length nor truncated Mrr1 protein. In order to overcome the aggregation problem, a shortened variant, missing the N-terminal 249 amino acids named Mrr1 ‘250’, was successfully expressed in E. coli and could be purified without aggregation. Similar to the wild type Mrr1 ‘250’, selected gain of function variants were successfully cloned, expressed and purified with varying yields and with varying purity. The Mrr1 `250’ construct contains most of the described regulatory domains of Mrr1. It was used for crystallization and an initial comparative analysis between the wild type protein and the variants. The proposed dimeric form of the transcription factor, necessary for DNA binding, could be verified for both, the wild type and the mutant proteins. Secondary structure analysis by circular dichroism measurements revealed no significant differences in the overall fold of the wild type and variant proteins. In vitro, the gain of function variants seem to be less stable compared to the wild type protein, as they were more prone to degradation. Whether this observation holds true for the full length protein’s stability in vitro and in vivo remains to be determined. The crystallization experiments, performed with the Mrr1 ‘250’ constructs, led to few small needle shaped or cubic crystals, which did not diffract very well and were hardly reproducible. Therefore no structural information of the transcription factor could be gained so far. 
Infections with M. tuberculosis, the causative agent of tuberculosis, are the leading cause of mortality among bacterial diseases. Especially long treatment times, an increasing number of resistant strains and the prevalence of for decades persisting bacteria create the necessity for new drugs against this disease.  The cholesterol import and metabolism pathways were discovered as promising new targets and interestingly they seem to play an important role for the chronic stage of the tuberculosis infection and for persisting bacteria.
In this thesis, the 3-ketoacyl-CoA thiolase FadA5 from M. tuberculosis was characterized and the potential for specifically targeting this enzyme was investigated. FadA5 catalyzes the last step of the β-oxidation reaction in the side-chain degradation pathway of cholesterol. We solved the three dimensional structure of this enzyme by X-ray crystallography and obtained two different apo structures and three structures in complex with acetyl-CoA, CoA and a hydrolyzed steroid-CoA, which is the natural product of FadA5. Analysis of the FadA5 apo structures revealed a typical thiolase fold as it is common for biosynthetic and degradative enzymes of this class for one of the structures. The second apo structure showed deviations from the typical thiolase fold. All obtained structures show the enzyme as a dimer, which is consistent with the observed dimer formation in solution. Thus the dimer is likely to be the catalytically active form of the enzyme. Besides the characteristic structural fold, the catalytic triad, comprising two cysteines and one histidine, as well as the typical coenzyme A binding site of enzymes belonging to the thiolase class could be identified. The two obtained apo structures differed significantly from each other. One apo structure is in agreement with the characteristic thiolase fold and the well-known dimer interface could be identified in our structure. The same characteristics were observed in all complex structures. In contrast, the second apo structure followed the thiolase fold only partially. One subdomain, spanning 30 amino acids, was in a different orientation. This reorientation was caused by the formation of two disulfide bonds, including the active site cysteines, which rendered the enzyme inactive. The disulfide bonds together with the resulting domain swap still permitted dimer formation, yet with a significantly shifted dimer interface. The comparison of the apo structures together with the preliminary activity analysis performed by our collaborator suggest, that FadA5 can be inactivated by oxidation and reactivated by reduction. If this redox switch is of biological importance requires further evaluation, however, this would be the first reported example of a bacterial thiolase employing redox regulation. 
Our obtained complex structures represent different stages of the thiolase reaction cycle. In some complex structures, FadA5 was found to be acetylated at the catalytic cysteine and it was in complex with acetyl-CoA or CoA. These structures, together with the FadA5 structure in complex with a hydrolyzed steroid-CoA, revealed important insights into enzyme dynamics upon ligand binding and release. The steroid-bound structure is as yet a unique example of a thiolase enzyme interacting with a complex ligand. The characterized enzyme was used as platform for modeling studies and for comparison with human thiolases. These studies permitted initial conclusions regarding the specific targetability of FadA5 as a drug target against M. tuberculosis infection, taking the closely related human enzymes into account. Additional analyses led to the proposal of a specific lead compound based on the steroid and ligand interactions within the active site of FadA5.
N2  - Die Zahl der Pilzinfektionen, welche hauptsächlich durch den opportunistisch-pathogenen Pilz C. albicans verursacht werden, ist nicht nur in Deutschland, sondern weltweit steigend. Die auftretenden Infektionen betreffen vor allem immunsupprimierte Personen. Dieser Anstieg an Pilzinfektionen verursacht häufigere und immer länger andauernde Behandlungen und resultiert auch im vermehrten Auftreten von Resistenzen gegen Antimykotika, unter anderem gegen das klinisch eingesetzte Fluconazol. Eine Möglichkeit der Resistenzbildung in C. albicans ist die Expression der ‚Multidrug resistance pump 1‘ (Mdr1), einer Membranpumpe, die zur Major-Facilitator-Superfamilie zählt. Diese durch Mdr1-vermittelte Fluconazolresistenz wird durch den Mdr1 regulierenden Transkriptionsfaktor Mrr1 (‚Multidrug resistance regulator 1‘) gesteuert. In resistenten C. albicans Stämmen befindet sich Mrr1 ohne weitere Stimulation oder externe Aktivierung bereits in einem hyperaktiven Zustand, der durch Mutationen mit Funktionsgewinn im MRR1 Gen verursacht wird.    
Um die Mechanismen, die sich hinter der konstitutiven Aktivität von Mrr1 verbergen, zu entschlüsseln, sollte dieser Transkriptionsfaktor in vitro strukturell und funktionell charakterisiert werden. Diese Charakterisierung könnte im Anschluss genutzt werden, um Wirkstoffe gegen die von Mrr1 gesteuerte und von Mdr1-vermittelte Resistenz zu entwickeln. Zu diesem Zweck, wurde das gesamte, 1108 Aminosäuren umfassende, Protein in Escherichia coli exprimiert. Die anschließende Proteinreinigung war allerdings durch Aggregatbildung beeinträchtigt, welche Kristallisationsansätze oder eine weitere Charakterisierung dieses Proteinkonstruktes verhinderten. Im Eukaryot Pichia pastoris durchgeführte Expressionsanalysen, waren leider erfolglos und weder die Expression des Volllängen-Mrr1 noch seiner verkürzten Proteinvarianten konnte nachgewiesen werden. Um Proteinaggregation zu umgehen, wurde deshalb ein N-terminal, um 249 Aminosäuren, verkürztes Proteinkonstrukt, Mrr1 ‚250‘, in E. coli exprimiert und erfolgreich, ohne Aggregation, gereinigt. Zusätzlich zum wildtypischen Mrr1 ‚250‘ Protein wurden auch ausgewählte Varianten kloniert, exprimiert und gereinigt, allerdings mit unterschiedlicher Ausbeute und Reinheit. Da das verkürzte Mrr1 ‚250‘ Protein noch immer fast alle in der Literatur beschriebenen Regulierungsdomänen besitzt, wurde es zur Kristallisation und für einen initialen Vergleich zwischen Wildtyp und Varianten genutzt. So konnte zum Beispiel die vermutete Dimerisierung des Transkriptionsfaktors sowohl für das Wildtypprotein als auch für die Varianten gezeigt werden. Eine weiterführende Untersuchung der Sekundärstruktur mittels zirkular Dichroismus Messungen zeigte keine signifikanten Unterschiede zwischen den Mutanten und dem Wildtypprotein. Allerdings erscheinen die Funktionsgewinn Varianten von Mrr1 in vitro instabiler als das Wildtypprotein, was sich durch stärkeren Abbau der Variantenproteine zeigt. Ob diese Beobachtungen allerdings vom verkürzten Protein auf das Gesamtprotein und dessen in vitro und in vivo Stabilität übertragbar sind, ist derzeit noch unklar. Kristallisationsansätze, die mit den verschiedenen Varianten des Mrr1 ‚250‘ Konstrukts durchgeführt wurden, führten zu sehr wenigen, nadelförmigen oder kubischen Kristallen, die kaum reproduzierbar waren und schlecht diffraktierten. Bisher konnten deshalb keine strukturellen Daten für den untersuchten Transkriptionsfaktor erhalten werden.  
Noch immer sind Infektionen, die durch M. tuberculosis, dem Erreger der Tuberkulose, verursacht werden die Haupttodesursache im Bereich der bakteriellen Infektionen. In diesem Zusammenhang stellen vor allem lange Behandlungszeiten, das vermehrte Auftreten resistenter Stämme und das Vorkommen persistierender Bakterien, die Jahrzehnte in ihrem Wirt überdauern können, nach wie vor große Herausforderungen dar und die Entwicklung neuer Tuberkulosemedikamente ist dringend erforderlich. Sowohl der Cholesterinimport als auch dessen Stoffwechselweg wurden als vielversprechende Wirkstoffziele identifiziert. Nicht zuletzt, da beide Mechanismen eine wichtige Rolle während der chronischen Phase der Tuberkuloseinfektion und für persistierende Bakterien zu spielen scheinen.
Im Laufe dieser Arbeit wurde die 3-ketoacyl-CoA Thiolase FadA5 aus M. tuberculosis strukturell charakterisiert und auf ihre Tauglichkeit als spezifisches Wirkstoffziel hin untersucht. FadA5 katalysiert den letzten Schritt der β-Oxidation im Zuge des Seitenkettenabbaus von Cholesterin. Wir konnten die Proteinstruktur des FadA5 Proteins mittels Röntgenkristallographie ermitteln und erhielten zwei unterschiedliche apo-Strukturen sowie drei Komplexstrukturen. In den Komplexstrukturen waren entweder Acetyl-CoA, CoA oder ein hydrolisiertes Steroid-CoA, welches das natürliche Produkt von FadA5 darstellt, an das Enzym gebunden. Die Strukturanalyse der apo-Strukturen lies für eine der beiden Modelle die typische Thiolasefaltung erkennen, welche für biosynthetische und degradative Enzyme dieser Klasse üblich ist. In der zweiten apo-Struktur konnte diese Faltung nur teilweise identifiziert werden. Das Protein liegt in allen erhaltenen Strukturen als Dimer vor, was auch in Lösung beobachtet werden konnte und darauf hinweist, dass das Dimer die katalytisch aktive Form des Proteins darstellt. Neben der charakteristischen Faltung, wurde das aktive Zentrum, bestehend aus zwei Cysteinen und einem Histidin, sowie die für Thiolasen übliche Coenzym A Bindetasche identifiziert. Die erhaltenen apo-Strukturen unterschieden sich deutlich voneinander. Die zuvor beschriebene typische Dimer-Interaktionsfläche wird auch in den Komplexstrukturen beobachtet. Dahingegen war die Thiolasefaltung in der zweiten Apo-Struktur nur teilweise vorhanden, da beispielsweise eine Domäne, die 30 Aminosäuren umfasst, umorientiert vorlag. Die Bildung zweier Disulfidbrücken, welche beide katalytischen Cysteine involviert, verursachte die beschriebene Umorientierung und damit gepaart eine wahrscheinliche Inaktivität des Enzyms. Trotz der beschriebenen Umorientierung und Disulfidbrückenbildung liegt das Protein noch immer als Dimer vor, allerdings mit einer deutlich verschobenen Interaktionsfläche. Der Vergleich der beiden apo-Strukturen in Kombination mit einer vorläufigen Aktivitätsanalyse, die von unseren Kollaborationspartnern durchgeführt wurde, lassen vermuten, dass FadA5 durch Oxidation inaktiviert und durch Reduktion reaktiviert werden kann. Ob diese Redoxregulierung biologisch relevant ist, muss noch geklärt werden, allerdings wäre dies der erste beschriebene Fall einer redoxregulierten bakteriellen Thiolase.
Die Komplexstrukturen stellen verschiedene Stufen der Thiolasereaktion dar. In einigen dieser Strukturen lag FadA5 am katalytischen Cystein acetyliert vor und befand sich im Komplex mit acetyl-CoA oder CoA. Durch eine weitere Struktur, in der FadA5 im Komplex mit einem hydrolisierten Steroid-CoA vorlag, konnten wichtige Einblicke in die Enzymdynamik während der Ligandenbindung und Freisetzung gewonnen werden. Die Steroid gebundene Struktur stellt derzeit ein einzigartiges Beispiel einer Thiolase im Komplex mit einem großen, mehrere Ringsysteme umfassenden Liganden dar. Das charakterisierte Enzym diente als Ausgangspunkt für Modellierungsversuche und Vergleiche mit humanen Thiolasen. Diese Analysen erlaubten initiale Schlussfolgerungen bezüglich einer Verwendung von FadA5 als spezifisches Wirkstoffziel gegen Tuberkuloseinfektionen, im Kontext verwandter humaner Enzyme. Zusätzliche Untersuchungen ermöglichten die Ausarbeitung einer spezifischen Leitsubstanz, die auf den analysierten Interaktionen zwischen dem aktiven Zentrum von FadA5 und den gebundenen Liganden basiert.
KW  - Multidrug-Resistenz
KW  - Candida albicans
KW  - Tuberkulose
KW  - Röntgenkristallographie
KW  - Cholesterinstoffwechsel
KW  - Structural Biology
KW  - Transcription factor
KW  - Thiolase
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-108400
ER  - 
TY  - THES
A1  - Horn, Anne
T1  - Die Wirkung von Dopamin und Faktoren der dopaminergen Neurotransmission auf HIV-Infektion und Immunaktivierung: Fokus auf Dopamin-assoziierte Gene
T1  - The impact of dopamine and factors influencing the dopaminergic neurotransmission on HIV infection and immune activation: focus on dopamine-associated genes
N2  - HIV verursacht eine progressive Zerstörung des Immunsystems und führt zusätzlich durch Veränderungen im ZNS zu neurokognitiven Störungen (HIV-associated neurocognitive disorders, HAND). Die HIV-Infektion geht mit einer Dysfunktion von dopaminergen Signalwegen einher, die sich unter anderem in einer erhöhten Dopamin-Verfügbarkeit im Liquor von Therapie-naiven HIV-Patienten äußert. Der Grund für die Dysregulation der dopaminergen Signalwege in HIV-Patienten ist nicht geklärt. Aufgrund dessen war das Hauptziel dieser Arbeit die Identifizierung des pathogenetischen Mechanismus, der zu einer erhöhten Dopamin-Konzentration im Liquor von HIV-Patienten führt. Die primäre Hypothese war, dass die erhöhte Dopamin-Verfügbarkeit nicht durch das Virus selbst, sondern vielmehr durch die genetische Konstitution der HIV-Patienten hervorgerufen wird. Deshalb wurden Polymorphismen untersucht, die die dopaminerge Neurotransmission beeinflussen. Es wurde vermutet, dass a) verschiedene Genotypen dieser Polymorphismen in nicht-infizierten und HIV-infizierten Personen mit anderen Häufigkeiten auftreten, b) verschiedene Genotypen mit veränderten Dopamin-Verfügbarkeiten assoziiert sind, c) unterschiedliche Genotypen Auswirkungen auf Marker der Progression der HIV-Infektion haben und d) verschiedene Genotypen die Immunaktivierung beeinflussen. Dazu wurden in 190 HIV-infizierten und nicht-infizierten Teilnehmern unterschiedlicher Ethnien die Polymorphismen BDNF Val66Met, COMT Val108/158Met, DAT 3‘-UTR VNTR, DRD2 TaqIα, DRD3 Ser9Gly und DRD4 VNRT mit PCR, ggf. Restriktionsverdau und Agarose-Gelelektrophorese analysiert und die Expression des Dopamin-Transporters mit real time PCR bestimmt. Darüber hinaus wurden zur weiteren klinischen Charakterisierung die Immunmarker MCP-1, sCD14, suPAR und RANTES mit ELISA analysiert, da eine Erhöhung dieser Parameter mit einer beschleunigten HIV-Progression assoziiert ist. Die Bestimmung der T-Zell-Aktivierung  (CD3/CD8/CD38/HLA-DR) wurde mit einer durchflusszytometrischen Analyse durchgeführt. In dieser Arbeit haben wir gezeigt, dass HIV-Patienten hochsignifikant häufiger homozygot für das 10-repeat Allel des Dopamin-Transporter-Polymorphismus sind als nicht-infizierte Personen (57,1 % bzw. 26,8 %, p = 0,001, OR = 3,93, 95 % CI 1,72 – 8,96, direkte logistische Regression). HIV-Patienten und nicht-infizierte Personen mit diesem Genotyp weisen eine signifikant höhere Dopamin-Verfügbarkeit im Liquor auf als Personen mit dem 9/10-Genotyp (p = 0,03) und eine signifikant geringere Expression des Dopamin-Transporters auf PBMCs (p = 0,05). Der DAT 10/10-Genotyp ist im Gegensatz zu anderen Genotypen in HIV-Patienten jedoch weder mit unterschiedlichen CD4+-Zellzahlen und Viruslasten noch mit einer veränderten Häufigkeit von HAND verbunden.
Zusätzlich weisen deutsche und südafrikanische nicht-infizierte und HIV-infizierte Personen mit dem DAT 10/10-Genotyp eine signifikant höhere MCP-1-Konzentration im Plasma auf als Personen mit anderen DAT-Genotypen (p = 0,0076). Keiner der Immunmarker ist mit der Dopamin-Verfügbarkeit assoziiert. Dennoch ist die Immunaktivierung in südafrikanischen HIV-Patienten im Vergleich zu nicht-infizierten Südafrikanern signifikant erhöht: HIV-Patienten zeigen im Vergleich zu nicht-infizierten Personen eine stärkere T-Zell-Aktivierung (p = 0,0001), eine erhöhte Plasma-Konzentration von MCP-1 (p = 0,0014), eine gesteigerte sCD14-Konzentration (p = 0,0004) und eine vermehrte suPAR-Konzentration im Plasma (p = 0,006). In der vorliegenden Arbeit konnte kein Nachweis erbracht werden, dass die erhöhte Immunaktivierung in den südafrikanischen HIV-Patienten durch die Koinfektion mit Echinoccocus oder durch genetische Polymorphismen bei Chemokinen hervorgerufen wird. Eine chronisch erhöhte Immunaktivierung stellt eine treibende Kraft für die Virusreplikation dar und kann letztendlich zu einer Erschöpfung des Immunsystems führen. 
Der 10/10-Genotyp des DAT VNTR könnte einen Risiko-Faktor für die HIV-Infektion darstellen, da dieser eine erhöhte Dopamin-Verfügbarkeit nach sich zieht. Dopamin aktiviert HIV in chronisch infizierten T-Lymphoblasten und führt zudem zu einer erhöhten Expression und Sezernierung von TNF-α, das wiederum die Expression von HIV induziert. Diese Ergebnisse untermauern den Zusammenhang von Dopamin und HIV. Es ist jedoch nicht völlig geklärt, ob die erhöhte Dopamin-Konzentration ausschließlich durch den Genotyp hervorgerufen oder auch durch die HIV-Infektion begünstigt wird.
N2  - HIV infection has adverse effects on the immune system and also leads to a HIV-associated neurocognitive disorder (HAND) due to changes within the CNS. It is associated with a dysfunction of dopaminergic pathways which amongst others involves an increased dopamine availability within the cerebrospinal fluid (CSF) of therapy naïve HIV patients. The reason for the dysregulation of dopaminergic pathways has not been found yet. Therefore, the main goal of this work was the identification of the pathogenetic mechanism leading to an elevated dopamine availability. The primary hypothesis was that the higher dopamine availability is not caused by the virus itself but rather by the genetic background of HIV patients. That is why we analyzed genetic polymorphisms which influence the dopaminergic neurotransmission. We hypothesized that a) different genotypes of these polymorphisms occur with different frequencies in HIV infected and uninfected individuals, b) different genotypes are associated with changes in dopamine availability, c) different genotypes have an impact on markers of HIV disease progression and d) different genotypes influence immune activation. We analyzed the polymorphisms BDNF Val66Met, COMT Val108/158Met, DAT 3‘-UTR VNTR, DRD2 TaqIα, DRD3 Ser9Gly und DRD4 VNRT in 190 HIV infected and uninfected participants of different ethnicities by PCR, restriction digestion and agarose gel electrophoresis and the expression of the dopamine transporter by real time PCR. For further clinical characterization the immune markers MCP-1, RANTES, sCD14 and suPAR were measured by ELISA as they are associated with HIV disease progression. The analysis of T cell activation (CD3/CD8/CD38/HLA-DR) was performed using flow cytometry. We found that HIV patients are highly significantly more often homozygous for the 10-repeat allele of the dopamine transporter polymorphism than uninfected individuals (57.1 % and 26.8 %, respectively, p = 0.001, OR = 3.93, 95 % CI 1.72 – 8.96, direct logistic regression analysis). HIV patients and uninfected subjects with this genotype display a significantly higher dopamine availability in CSF compared to people with the 9/10 genotype (p = 0.03) and significantly decreased mRNA expression of the dopamine transporter on PBMCs (p = 0.05). However, the DAT 10/10 genotype compared to other genotypes is neither linked to a difference in CD4 T cell counts and viral loads nor to an altered frequency of HAND. Additionally, German and South African uninfected and HIV infected participants with the DAT 10/10 genotype show higher concentrations of MCP-1 in plasma (p = 0.0076). None of the immune markers is associated with dopamine availability. In contrast, immune activation is significantly higher in South African HIV patients compared to uninfected subjects. HIV patients display an augmented T cell activation (p = 0.0001), an elevated plasma concentration of MCP-1 (p = 0.0014), increased sCD14 plasma levels (p = 0.0004) and a higher suPAR concentration in plasma (p = 0.006) compared to uninfected participants. In this study, we could not provide evidence that the higher immune activation in South African HIV patients is due to the parasitic infection Echinococcus or due to genetic polymorphisms of chemokines. A chronically elevated immune activation represents a driving force for viral replication and can lead eventually to the exhaustion of the immune system. 
The 10/10 genotype of the DAT VNTR could be a risk factor for HIV infection as this genotype causes a higher dopamine availability. Dopamine activates HIV in chronically infected T lymphoblasts and leads to an enhanced expression and secretion of TNF-α which in turn results in an induction of HIV expression. These results emphasize the interaction of dopamine and HIV. However, it has not been completely elucidated whether the elevated dopamine availability is entirely associated with the genotype or it might be a consequence of HIV infection.
KW  - Dopamin
KW  - HIV
KW  - Polymorphismus
KW  - Dopamin-Transporter
KW  - HIV-assoziierte neurokognitive Störung (HAND)
KW  - Immunaktivierung
KW  - Liquor
KW  - Dopamine transporter
KW  - HIV-associated neurocognitive disorder (HAND)
KW  - Immune activation
KW  - Cerebrospinal fluid (CSF)
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-107639
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schwarze, Simone
T1  - Untersuchung von Faltungs- und Funktionsdynamik isolierter Proteindomänen mittels Fluoreszenzlöschung
T1  - Investigation of folding and function dynamics of isolated Protein Domains using fluorescence quenching
N2  - Proteine bestehen aus einer spezifischen Sequenz verschiedener Aminosäuren, die ihre charakteristische Funktion bestimmt. Die große Variabilität an Aminosäuresequenzen ermöglichte die Evolution einer nahezu unbegrenzten Anzahl an Proteinen. Meistens nehmen diese Schlüsselpositionen ein, von robusten Baustoffen bis hin zu molekularen Maschinen. Daher kann eine Fehlfunktion gravierende Auswirkungen auf das Leben haben, z.B. Krankheiten wie Alzheimer oder Epilepsi. Um die Funktionen und Fehlfunktionen zu verstehen, ist eine umfassende Kenntnis der Proteinfaltung, der Protein-Protein Assoziation, sowie den Dynamiken innerhalb von Proteinen erforderlich. Diese Vorgänge wurden in dieser Arbeit an drei isolierten Proteindomänen durch die Anwendung der Fluoreszenzlöschmechanismen der H-Dimerbildung und des photoinduzierten Elektronentransfers untersucht.
Der entfaltete Zustand der Bindungsdomäne BBL, das Teil des 2-oxo-acid Dehydrogenasekomplexes ist, wurde unter physiologischen Bedingungen mit Zirkulardichroismus (CD) und einer Kombination aus photoinduziertem Elektronentransfer und Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie analysiert. Beide Methoden zeigten übereinstimmend anhand von 20 in BBL einzeln eingefügten konservativen Punktmutationen, dass Seitenketteninteraktionen keine Auswirkungen auf die Sekundärstruktur des denaturierten Zustandes, den Ausgangspunkt der Faltung, haben. Mit Hilfe der Dekonvolation der CD-Spektren wurde zudem gezeigt, dass die Reststruktur im denaturierten Zustand der helikalen Proteindomäne von β-Strängen und β-Kehren dominiert wird, die eine entscheidende Funktion bei der Faltung in den nativen Zustand haben könnten.
Die N-terminale Domäne (NTD), der für die Materialforschung hochinteressanten Spinnen-seidenfaser, ist für die Polymerisation des Spinnenseidenfadens auf den pH-Wechsel von pH 7 auf pH 6 hin verantwortlich. Dieser für die Proteinfunktion wichtige Prozess wurde durch die Einbringung eines extrinsischen Fluoreszenzschalters, basierend auf der H-Dimerbildung, mit der Stopped-Flow-Technik untersucht. Es wurde gezeigt, dass die NTDs
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mit einer Rate von 3 x 10^8 M-1 s-1 assoziieren und somit nahezu das Geschwindigkeitslimit der Protein-Protein Assoziation erreicht wird. Zwei geladenen Seitenketten, der D39 und D40, kommt eine entscheidende Funktion in dem Prozess zu, da eine Mutation dieser die Assoziation verhindert. Des Weiteren wurde gezeigt, dass sich die NTD auf eine Erhöhung der Ionenstärke entgegengesetzt zu anderen Proteinen verhält: die Dissoziation wird beschleunigt, die Assoziation nicht beeinflusst. Gleiches Verhalten wurde auf den einzelnen Austausch der übrigen protonierbaren Aminosäureseitenketten hin beobachtet, ausgenommen die Mutation der E119, welche die Dissoziation verlangsamt. Daher scheint der makromolekulare Dipol, der auf Grund der Ladungsverteilung in der NTD entsteht, die Assoziation maßgeblich zu beeinflussen.
Glutamatrezeptoren sind an der schnellen synaptischen Signalweiterleitung im Nervensys-tem von Vertebraten beteiligt. Die Konformationen der Ligandenbindungsdomäne (LBD) haben dabei entscheidende Auswirkungen auf die Funktion des Gesamtrezeptors. Diese wurden mit einer Kombination aus photoinduziertem Elektronentransfer und Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie untersucht. Mit dieser Methode wurde ein dynamisches Bild der gebundenen sowie ungebundenen Form der AMPA-spezifischen Glutamatrezeptor 2-LBD gezeigt. Es wurde zudem gezeigt, dass sich die Dynamiken in Abhängigkeit der Bindung von den Agonisten Glutamat und AMPA, dem partiellen Agonisten Kainate oder Cyclothiazid (CTZ), welches eine Dimerisierung der LBDs bewirkt, unterschiedlich verändern. Dies könnte eine Auswirkung auf die Funktion der Rezeptoren haben.
Die Anwendung der Fluoreszenzlöschmechanismen der H-Dimerbildung und des photoinduzierten Elektronentransfers in dieser Arbeit hat gezeigt, dass diese die Möglichkeit bieten, unterschiedlichste Fragestellungen zu beantworten und so Einblicke in dynamische Funktionsweisen von Proteinen eröffnen. Kombiniert mit etablierten Fluoreszenzmethoden ist es so möglich quantitativ Kinetiken auf unterschiedlichen Zeitskalen zu untersuchen.
N2  - Proteins are composed of a specific sequence of variable amino acids that specify their specific function. The vast variability of possible amino acid sequences allowed for the evolution of a nearly infinite number of different proteins. Mostly these will have key positions, reaching from strong building material to molecular machines. Therefore a malfunction will have an immense effect on life, i.e. diseases like Alzheimer disease or epilepsy. In order to understand the function and malfunction an intense understanding of the protein folding, the protein-protein association, as well as the protein dynamics is essential. These processes have been investigated in this thesis with three isolated protein domains by the application of the fluorescence quenching mechanisms of the H-dimer-formation and by the photoinduced electron transfer.
The unfolded state of the binding domain BBL, which is part of the 2-oxo-acid-dehydrogenase-complex, was analysed under physiological conditions by circular dichroism (CD), and a combination of photoinduced electron transfer and fluorescence correlation spectroscopy. Both methods showed accordingly, using 20 singly implanted conservative point mutations in BBL, that side-chain interactions have no effect on the secondary struc-ture of the denatured condition, the initial state of the folding. Using deconvolution on the CD spectra it was shown in addition, that the remaining structure of the helical protein domain in the denatured state is dominated by β-strands and β-turns. These may have a decisive function during the folding in the native state.
The N-terminal domain of the spider silk fibre, which is of high interest for the material research, is responsible for the polymerisation of the spider silk fibre during the pH-change from pH 7 to pH 6. This important process for the protein function was investigated with the Stopped-Flow technique by the application of an extrinsic fluorescence switch, based on the H-dimer formation. It was shown, that NTDs associate with a rate of 3 x 10^8 M-1 s-1, and so nearly reach the speed limit of the protein-protein association. In this process two charged side chains, the D39 and D40, have a decisive function, as a mutation of these will
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avoid the association. Furthermore it was shown, that the NTD will react in opposition to other proteins on the increase of the ionic strength: the dissociation will be speeded up, and the association is not influenced. The identical behaviour was observed with the single ex-change of the other protonable amino acid side chains, except for the mutation of E119, which retards dissociation. Therefore the macromolecular dipol, that is formed by the charge distribution of the NTD, is obviously influencing the association.
Glutamate receptors participate in the fast synaptic signal transfer in vertebrates. Here dif-ferent conformations of the ligand binding domain (LBD) have decisive effects on the function of the entire receptor. These have been investigated with a combination of photoin-duced electron transfer and fluorescence correlation spectroscopy. Using this method a dynamic behaviour of the bound and unbound form of the AMPA specific glutamate receptor 2 LBD was shown. Furthermore it was shown, that the dynamics will change differently in dependence of the binding of the agonist glutamate and AMPA, the partial agonist kainate or Cyclothiazide (CTZ), which effects a dimerization of the LBDs. This may have an effect on the function of the receptors.
The use of the fluorescence quenching mechanisms of the H-dimer formation and the pho-toinduced electron transfer in this thesis has shown, that these offer the opportunity to an-swer a large range of questions and open a view to the dynamic functionality of proteins. Combined with established fluorescence methods it is possible to quantitatively investigate kinetic rates at different time scales.
KW  - Protein-Protein-Wechselwirkung
KW  - Fluoreszenzlöschung
KW  - Domäne <Biochemie>
KW  - Proteindynamiken
KW  - H-Dimerbildung
KW  - Photoinduzierter Elektronentransfer
KW  - Spinnenseide
KW  - Glutamatrezeptor
KW  - BBL
KW  - protein dynamics
KW  - fluorescence quenching
KW  - Proteindomänen
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-107080
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kottmair, Mathias
T1  - Bambi – Charakterisierung eines inhibitorischen BMP-Pseudorezeptors
T1  - Bambi - characterization of an inhibitoric BMP pseudoreceptor
N2  - Die TGF-β-Proteinfamilie umfasst eine Vielzahl von zumeist homodimeren sezernierten Liganden in höheren Tieren, die viele Vorgänge und Entwicklungen im Embryo wie im adulten Lebewesen über absolute oder graduelle Einflussnahme steuern. Die Signalweiterleitung ins Zytoplasma und den Nukleus erfolgt über promisk paarig rekrutierte Typ-I- und Typ-II-Rezeptoren, ehe vorwiegend rezeptorabhängig verschiedene SMAD-Proteine von Typ-I-Kinasen der Rezeptoren aktiviert werden, in den Kern translozieren und die Transkription induzieren. Zu jedem Zeitpunkt dieser Signalweiterleitung kann mittels verschiedener endogener Inhibitoren regulatorisch eingegriffen werden. Dem bisher einzig bekannten membranständigen Pseudorezeptor Bambi (BMP and Activine membrane bound inhibitor) wurde in vorangegangenen Arbeiten inhibitorisches Potential gegenüber dem BMP- und Activin-vermittelten Signalweg über Bindung an distinkte ligandenadressierte Rezeptoren zugeschrieben, wobei die genaue Wirkweise bislang noch vollkommen unklar war.
In der vorliegenden Arbeit wurde initial ein Homologiemodell der extrazellulären Domäne von hBambi anhand der gelösten Kristallstruktur der extrazellulären Domäne von BR1A im gebundenen Zustand (PDB-ID: 1REW) erstellt. Anhand dieses Modells wurde eine Arbeitshypothese entwickelt und es gelang in der Folge, biologisch aktives rekombinantes Protein zum einen aus transfizierten Insektenzellen sowie aus der Renaturierung aus bakteriellen Einschlusskörpern in hinreichender Menge herzustellen und chromatographisch aufzureinigen. Nach einer vergleichenden Qualitätskontrolle beider Exprimate wurden mittels CD-Spektroskopie und analytischer Gelfiltration der Anteil der Sekundärstrukturelemente sowie der Oligomerisierungsgrad erfolgreich bestimmt. In SPR-Bindestudien wurde der Beweis erbracht, dass hBambi-ECD Affinität zu annähernd allen getesteten Liganden der BMP-/GDF-Gruppe, die den SMAD-1/-5-/-8-Signalweg aktivieren, zeigt. Bekannte Typ-I- und Typ-II-Bindungsmutanten von BMP-2 wurden ebenfalls von hBambi-ECD quasi wildtypisch gebunden. Verschiedene Rezeptorektodomänen sowie ActivinA wurden, wie bisher in der Literatur fälschlich angenommen wurde, hingegen nicht gebunden. Die propagierte Homooligomerisierung von Bambi wird überdies nicht über die extrazelluläre Domäne vermittelt. Eingesetzt in Stimulationsversuche mit BMP-responsiven Zellen wurde eine konzentrationsabhängige inhibierende Wirkung von freier hBambi-ECD auf die BMP-2-vermittelte Signalweiterleitung mit unterschiedlichen Nachweismethoden ermittelt, welche die Ergebnisse aus den SPR-Versuchen erfolgreich bestätigten.
In einem weiteren Teil dieser Arbeit wurden verschiedene chimäre Konstrukte aus für Bambi- und BR1A-Domänen kodierenden Sequenzen kloniert, in HEK Ad293-Zellen zusammen mit BMP- und Activin-responsiven Reportergenkonstrukten transient transfiziert und Stimulationsversuche mit BMP-2 und ActivinA durchgeführt. Wildtypisches Bambi zeigte hierbei ein ambivalentes Verhalten in Bezug auf die Regulation des BMP-2-Signals: geringe Mengen wirken agonistisch, höhere Mengen antagonistisch auf die Ausbildung des Reporters. Im Fall von ActivinA zeigte sich hingegen kein antagonistischer Einfluss von Bambi. In den Experimenten mit chimären Varianten erfolgte durch die erhaltenen Daten die Eingrenzung der Bindestelle von hBambi-ECD an BMP-2 auf den Bereich der Typ-I-Bindestelle. Ein direkter Einfluss der intrazellulären Domäne auf den BMP-2-Signalweg wurde ausgeschlossen. Weiterhin konnte gerade in Versuchen mit einem Antikörper gegen BR1A-ECD eine weitere Eigenheit der Bindung von Bambi an den Liganden offenbart werden: so bildet das Konstrukt aus hBambi-ECD und der intrazellulären BR1A-Domäne mit zugehöriger GS-Box und Typ-I-Kinase einen korrekt in den signalaktiven heterohexameren Komplex rekrutierten funktionellen Typ-I-Rezeptor.
Mit den in dieser Arbeit erzielten Ergebnissen, nämlich der gelungenen Erstellung eines Herstellungsprotokolls der ECD, deren erfolgreich identifizierten Bindepartnern sowie der Charakterisierung der Bindung an BMP-2 ist der Grundstein für die Strukturaufklärung von hBambi-ECD gelegt, welche weitere Klarheit in die Funktionalität dieses Modulators der BMP-/GDF-vermittelten Signalweiterleitung bringen wird. Ebenso sind erste das Verständnis der ICD aufklärende Ergebnisse erzielt worden, die das Fundament für weitere Experimente und darauf folgende Kenntnisgewinne darstellen werden.
N2  - The protein family of TGF-β-proteins consists of a huge number of predominantly homodimeric secreted ligands in higher animals, regulating many processes and developmental procedures in embryonic and adult forms via absolute or gradual influence. Signal transduction to cytoplasm and nucleus occurs by the aid of promiscuous, pairwisely recruited type-I- and type-II-receptors, usually activating a variety of receptor-dependent nucleus-permissive SMAD-proteins by an intracellular kinase-phosphorylation-cascade. After translocation they induce transcription of bre-promoted genes. Every signal transduction step may be interfered by endogenous inhibitors. So far the known membrane-bound pseudoreceptor Bambi (BMP and activine membrane-bound inhibitor) is hypothesized to have inhibitory potential against BMP- and activin-mediated signaling pathway via binding of distinct ligand-dependent receptors. However, its proper function still remains unclear.
At the beginning of this work a homology model of the extracellular domain of hBambi was built based on a solved 3D-structure of BR1A-ECD bound to its ligand (PDB-ID: 1REW). Upon this model a work hypothesis was issued and biologically active recombinant protein was obtained successfully, both from transfected insect cells and from refolding ex bacterial inclusion bodies in sufficient amount and purified by chromatography, respectively. After comparative quality control of both samples the degree of oligomerisation and secondary structure composition was analyzed via CD spectroscopy and analytical gelfiltration runs. Binding affinity towards nearly all ligands of BMP-/GDF-group assigned to SMAD-1/-5-/-8-signaling was shown for hBambi-ECD by SPR experiments. Known BMP-2-mutants lacking affinity for type-I- or type-II-receptors exhibited wildtype-like binding to hBambi-ECD, respectively. Contrary to the current opinion, neither various ectodomains of receptors nor ActivinA did show any specific binding. Moreover, proposed homooligomerisation of Bambi is not mediated via ECD. Introduction of hBambi-ECD into stimulation experiments on several BMP-responsive cells with differing detection modes yielded in concentration-dependent inhibition of BMP-2-signalling, confirming the results of SPR-attempts well.
In a further part of this work various chimeric constructs consisting of Bambi- and BR1A-coding sequence were cloned and effectively co-transfected into HEK Ad293 cells together with plasmids coding for BMP- and Activin-dependent reporters. Stimulation experiments with BMP-2 and ActivinA provided insights into Bambi participation within cellular processes. Full length Bambi exhibited ambivalent behaviour with respect to BMP-2-signaling: small amounts have an agonistic effect, while increasing levels revert it into an antagonistic one with respect to reporter formation. Regarding ActivinA no antagonistic effect was observed. Assays with chimeric constructs led to a containment for Bambi-epitope to the type-I-binding-site of BMP-2. Direct impact of Bambi-ICD on BMP-2-signaling could be blackballed. Furthermore, attempts with an antibody against BR1A-epitope revealed another feature of Bambi-binding to the ligand: a construct of Bambi-ECD fused to intracellular BR1A-domain including kinase and GS-Box forms a functional type-I-receptor correctly orientated and incorporated into heterohexameric signaling-complex.
Upon gained results within this work, namely the successful establishment of a purification protocol for the extracellular domain of hBambi, the identification of its binding partners as well as the characterization of a prominent binding partner the basis for successful structure determination of hBambi-ECD aiming to unravel the function of this modulator of BMP-/GDF-signaling is laid. Likewise, first knowledge of the ICD was acquired that will be the basis for further experiments leading to continuative scientific findings.
KW  - Knochen-Morphogenese-Proteine
KW  - BMP
KW  - Rezeptor
KW  - Inhibitor
KW  - Activin
KW  - Transforming Growth Factor
KW  - Bambi
KW  - Inhibitor
KW  - Activin
KW  - TGF
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-103530
ER  - 
TY  - THES
A1  - Bartlang, Manuela Slavica
T1  - Timing is everything: The interaction of psychosocial stress and the circadian clock in male C57BL/6 mice
T1  - Auf das richtige Timing kommt es an: Die Interaktion zwischen psychosozialem  Stress und der inneren Uhr in männlichen C57BL/6 Mäusen
N2  - Due to the rotation of the earth in the solar system all inhabitants of our planet are exposed to regular environmental changes since more than 3.5 billion years. In order to anticipate these predictable changes in the environment, evolutionarily conserved biological rhythms have evolved in most organisms – ranging from ancient cyanobacteria up to human beings – and also at different levels of organization – from single cells up to behavior. These rhythms are endogenously generated by so called circadian clocks in our body and entrained to the 24 h cycle by external timing cues. In multi-cellular organisms the majority of the cells in the body is equipped with such an oscillator. In mammals, the circadian system is structured in a hierarchical fashion: A central pacemaker resides in the bilateral suprachiasmatic nucleus (SCN) of the hypothalamus, while subsidiary peripheral clocks exist in nearly every tissue and organ.
In contrast to the aforementioned recurrent environmental changes most organisms are also exposed to unpredictable changes in the environment. In order to adapt to these sudden alterations the acute activation of the stress response system, involving the hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis and the sympathetic nervous system, displays a fundamental survival mechanism. However, if activation of the stress system becomes chronic, devastating somatic and affective disorders might be the consequence.
At first glance, the circadian and the stress system seem to represent two separate bodily control systems that are involved in adaptation to predictable and unpredictable stimuli, respectively. However, both systems are fundamental for survival, and thus, communicate with each other at various levels. Early studies already demonstrated that stressor exposure at different times of the diurnal cycle generates different stress effects, whereupon the type of stressor plays a pivotal role. Moreover, alterations in the SCN and peripheral circadian clocks could be shown following stressor exposure.
In cooperation with various co-workers, I investigated whether the stress responsiveness is modulated by the endogenous clock in a diurnal fashion and whether repeated psychosocial stress impacts the circadian clock depending on the time of day of stressor exposure. Therefore, male C57BL/6 mice were repeatedly exposed to a psychosocial stressor, either at the beginning of the inactive/light phase (SDL mice) or active/dark phase (SDD mice).
Subsequently, different behavioral, physiological/endocrine and immunological/ inflammatory consequences were assessed. It could be shown that the effects of repeated psychosocial stressor exposure strongly depend on the time of day of stressor exposure. The present results demonstrate that repeated daily stressor exposure has a more negative outcome when applied during the active/dark phase compared to the inactive/light phase. Stressor exposure during the active phase resulted in a loss of general activity, decreased interest in an unfamiliar conspecific, a shift towards a more pro-inflammatory body milieu, and rhythm disturbances in plasma hormones, all representing well-accepted hallmarks of depression. In contrast, C57BL/6 mice exposed to the stressor in their inactive phase exhibited minor physiological alterations that might prevent the formation of the maladaptive consequences mentioned above, thus representing beneficial adaptations.
The second focus of this thesis was put on the investigation of the effects of repeated psychosocial stressor exposure at different times of the light-dark cycle on various levels of the circadian system. An increased expression of the PERIOD2 (PER2) protein, which represents an essential core clock component, could be found in the SCN of mice repeatedly exposed to the stressor during their active phase. In consistence with the alterations in the central circadian pacemaker, the daily rhythm of different hormones and the activity rhythm were considerably affected by SDD. Mice exposed to the psychosocial stressor in their active phase showed a shifted, or absent, rhythm of the hormones corticosterone and leptin. Moreover, their activity was found to be phase-delayed, which seems to be attributable to the Period (Per) gene since Per1/Per2 double-mutants still exhibited their normal activity rhythm following 19 days of stressor exposure during the active phase. In contrast, a phase-advance in the peripheral adrenal gland clock could be seen in C57BL/6 mice subjected to the stressor during their inactive phase. This phase-shift might be required for maintaining the normal rhythmicity in hormonal release and activity.
It has previously been suggested that activation of the HPA axis upon stressor exposure at different times of the light-dark cycle is depending on whether the stressor is of physical or psychological nature. Data from the HPA axis analysis now refine previous findings, indicating that psychosocial stressors also modulate HPA axis responses based on the time of day of stressor presentation. The present results demonstrate that HPA axis activity was reduced following repeated stressor exposure during the active phase. It is reasonable to speculate that this reduced basal activity of the stress system represents a failure in HPA axis adjustment, which could contribute to the negative consequences of repeated psychosocial stressor exposure during the dark phase.
Taken together, it can be concluded that the endogenous clock in mice modulates the stress responsiveness in a circadian fashion and that repeated psychosocial stressor exposure affects the biological clock depending on the time of day of stressor presentation. Thereby, stressor exposure during the active phase results in a more negative outcome as compared to stressor experience during the inactive phase. It is assumed that the interaction between the circadian clock and the stress system is a complex issue that might ensure that the endogenous clock does not get out of synchrony in any order.
N2  - Aufgrund der Bewegung der Erde in unserem Sonnensystem sind alle Lebewesen auf unserem Planeten seit mehr als 3,5 Milliarden Jahren tagesperiodischen Veränderungen der Umweltbedingungen ausgesetzt. In Anpassung an diese zeitlichen Abläufe haben sich im Laufe der Evolution bei fast allen Organismen – vom Bakterium bis hin zum Menschen – und auf verschiedenen Ebenen – von der Zellebene bis zum Verhalten – biologische Rhythmen entwickelt, die von endogenen Uhren im Körper und äußeren Zeitgebern gesteuert werden. Bei vielzelligen Organismen besitzen nahezu alle Zelltypen ihren eigenen Oszillator. In Säugetieren ist das zirkadiane System hierarchisch strukturiert. Der zentrale Schrittmacher der inneren Uhr befindet sich im bilateralen suprachiasmatischen Nukleus (SCN) des Hypothalamus, während untergeordnete periphere Taktgeber in beinahe jedem Gewebe und Organ oszillieren.
Im Gegensatz zu den oben erwähnten regelmäßig wiederkehrenden Veränderungen der Umweltbedingungen sind die meisten Lebewesen ebenso unvorhersehbaren und raschen Umweltveränderungen ausgesetzt. In Anpassung an derartig plötzlich wechselnde Reizbedingungen ist die kurzfristige Aktivierung des Stress-Systems, bestehend aus der Hypothalamus-Hypophysen-Nebennieren-Achse (hypothalamic-pituitary-adrenal axis, HPA axis) und dem sympathischen Nervensystem, für eine adaptive Reaktion essentiell und sogar lebensnotwendig. Im Gegensatz dazu zählt eine andauernde/chronische Aktivierung des Stress-Systems zu den Risikofaktoren für eine Reihe von somatischen und affektiven Erkrankungen.
Obwohl das zirkadiane System und das Stress-System auf den ersten Blick zwei verschiedene körperliche Anpassungssysteme darstellen, kommt es auf mehreren Ebenen zum wechselseitigen Einfluss. Es wurde bereits in früheren Arbeiten gezeigt, dass eine Stressorexposition zu unterschiedlichen Tageszeiten verschiedene Effekte hervorruft, wobei die Natur des Stressors dabei eine entscheidende Rolle spielt. Des Weiteren konnten Veränderungen im SCN und peripheren zirkadianen Uhren als Folge einer Stressorexposition aufgezeigt werden.
In Zusammenarbeit mit verschiedenen Kollegen wurde im Rahmen dieser Doktorarbeit untersucht, ob die endogene Uhr die Stressempfindlichkeit tageszeitabhängig moduliert und ob wiederholter psychosozialer Stress die innere Uhr in Abhängigkeit von der Tageszeit der Stressorexposition beeinflusst. Männliche C57BL/6 Mäuse wurden daher entweder zu Beginn der inaktiven/Licht-Phase (SDL Mäuse) oder der aktiven/Dunkel-Phase (SDD Mäuse) wiederholt einem psycho-sozialem Stressor ausgesetzt.
Im Anschluss wurden verschiedene Verhaltensweisen sowie physio¬logische/endo-krine und immunologische/inflammatorische Konsequenzen untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass die Effekte wiederholter Stressorexposition auf das Verhalten, die Physiologie und die Immunologie deutlich von der Tageszeit der Stressorexposition abhängt. Die gewonnenen Ergebnisse zeigen, dass wiederholte Stressor¬exposition während der aktiven/Dunkel-Phase negativere Konsequenzen nach sich zieht als die Stressorexposition während der inaktiven/Licht-Phase. Wurden C57BL/6 Mäuse dem psychosozialen Stressor während ihrer aktiven Phase ausgesetzt, führte dies zu typischen Symptomen von depressiven Patienten wie z.B. einer Verringerung der Aktivität und des sozialen Erkundungsverhaltens, Entzündungserscheinungen, sowie Veränderungen in hormonalen Rhythmen im Plasma. Im Gegensatz dazu wiesen C57BL/6 Mäuse, die dem Stressor in ihrer inaktiven Phase begegneten, geringfügige physiologische Veränderungen auf, welche die Entstehung der oben genannten negativen Konsequenzen verhindern und somit positive Adaptationen darstellen könnten.
Des Weiteren wurden in dieser Arbeit die Effekte wiederholter Stressorexposition zu unterschiedlichen Tageszeiten auf verschiedene Ebenen des zirkadianen Systems untersucht. Es konnte eine erhöhte Expression des PERIOD2 (PER2) Proteins, das einen essentiellen Bestandteil des zirkadianen Uhrenmechanismus darstellt, im SCN nach wiederholter Stressorexposition während der aktiven Phase festgestellt werden. Die Veränderung im zentralen Schrittmacher spiegelte sich auch in der Tagesrhythmik verschiedener Hormone sowie im rhythmischen Verhalten der Tiere wider. SDD Mäuse zeigten dabei einen verschobenen oder fehlenden Rhythmus in den Hormonen Corticosteron und Leptin. Des Weiteren war die Aktivität nach 19-tägiger Stressorexposition zu Beginn der aktiven Phase deutlich nach hinten verschoben. Dabei kommt dem Period (Per) Gen eine zentrale Bedeutung zu, da SDD Per1/Per2 Doppelmutanten keinen veränderten Aktivitätsrhythmus aufwiesen. Eine verfrühte Phasenlage der peripheren Uhr in der Nebenniere zeigte sich hingegen in C57BL/6 Mäusen, die dem Stressor während ihrer inaktiven Tageszeit ausgesetzt wurden. Diese Phasenverschiebung nach vorne könnte für die Aufrechterhaltung der Rhythmik im Verhalten und in der Hormonausschüttung eine Rolle spielen.
Vorangehende Arbeiten wiesen bereits darauf hin, dass die HPA-Achsen-Aktivierung infolge einer Stressorexposition zu unterschiedlichen Tageszeiten davon abhängt, ob der Stressor von physischer oder psychologischer Natur ist. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit erweitern die bestehenden Erkenntnisse insofern, als dass die HPA-Achsen-Antwort auch von psychosozialen Stressoren tageszeitabhängig beeinflusst wird. Die HPA-Achsen-Analyse dieser Arbeit zeigte eine verringerte Aktivität der Stressachse nach wiederholter Stressorexposition zu Beginn der aktiven Phase. Mit großer Wahrscheinlichkeit stellt diese Verringerung der basalen HPA-Achsen-Aktivität eine dysfunktionale Überadjustierung dar, die zu den negativen Konsequenzen in Folge der Stressorexposition während der aktiven Phase beitragen könnte.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die endogene Uhr in Mäusen die Stressempfindlichkeit tageszeitabhängig moduliert und dass wiederholter psychosozialer Stress die innere Uhr in Abhängigkeit von der Tageszeit der Stressorexposition beeinflusst. Dabei zieht die Stressorexposition während der aktiven Phase weitaus negativere Konsequenzen nach sich als die Stressor¬exposition in der inaktiven Phase. Aus den Daten kann geschlossen werden, dass die Wechselwirkung von der inneren Uhr und dem Stress-System einen komplexen Sachverhalt darstellt, der gewährleisten soll, dass die innere Uhr nicht beliebig aus dem Takt geraten kann.
KW  - Maus
KW  - Stressreaktion
KW  - Chronobiologie
KW  - psychosocial stress
KW  - clock genes
KW  - interaction stress and circadian system
KW  - Period2
KW  - Tagesrhythmus
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-106486
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schwaiger, Sebastian
T1  - Ein 10-Jahres-Vergleich zweier Rekonstruktionsverfahren nach ACL-Ruptur Semitendinosussehnen- vs. Patellarsehnentransplantat : eine prospektive randomisierte Studie
T1  - Comparison of two procedures for the reconstruction of the anterior cruciate ligament:
Ligamentum patellae vs. Semitendinosus tendon graft.
10-year results from a prospective, randomized clinical trial
N2  - Vergleich zweier Verfahren zur Rekonstruktion des vorderen Kreuzbandes:
Ligamentum patellea vs. Semitendinosussehnentransplantat.
10-jahres Ergebnisse einer prospektiven, randomisierten klinischen Studie.

Verfahren:
Diese Studie vergleicht die Ergebnisse einer 10-Jahres Nachuntersuchung nach arthroskopisch unterstütztem Ersatz des vorderen Kreuzbandes mittels zweier verschiedener autologer Transplantate. Zwischen November 1998 und  November 1999 wurden in der Orthopädischen Universitätsklinik König-Ludwig-Haus in Würzburg 62 Studienteilnehmer (45 Männer, 17 Frauen) mit Ruptur des vorderen Kreuzbandes operiert. Bei 31 Patienten erfolgte die ACL-Ersatzplastik mittels Lig. Patellae Transplantat (BTB-Transplantat), bei der anderen Hälfte mittels Semitendinosussehnentransplantat. Die Gruppenzusammensetzung zeigte vor dem Verletzungszeitpunkt keinen signifikanten Unterschied bezüglich Alter, Geschlecht und Aktivitätsniveau. Alle Patienten erhielten die gleiche postoperative Behandlung mit Don-Joy Schiene (Ext/Flex 0/0/90), Teilbelastung bis 20 kg während der ersten 6 Wochen und externe Rehabilitationsmaßnahmen. Nach über 10 Jahren konnten 47 (24 LP/23 ST) Patienten vollständig klinisch untersucht und bei 9 (5 LP/4 ST) weiteren zumindest standardisierte Fragebögen ausgewertet werden. 2 Studienteilnehmer (beide ST) schieden wegen einer Transplantatruptur, ein weiterer Patient (ebenfalls ST) aufgrund einer postoperativen Kniegelenksinfektion vorzeitig aus der Studie aus. 

Ergebnisse:
Die klinische Untersuchung ergab bezüglich der verwendeten Parameter IKDC- und Lysholm-Score, Tegener-Aktivitätsskala, KT-1000-Arthrometer-Messung und radiologischer Kontrolle keine signifikanten Unterschiede zwischen den beiden Gruppen. Auch in den verwendeten Fragebögen mit Evaluation der subjektiven Kniefunktion, möglicher Schmerzen im Kniegelenk, Entnahmestellenmorbidität und der Zufriedenheit mit dem Operationsergebnis konnten keine signifikanten Gruppenunterschiede festgestellt werden.
In der vorliegenden Studie fanden sich somit auch über 10 Jahre nach vorderem Kreuzbandersatz keine relevanten Unterschiede oder Vorteile für eines der beiden untersuchten autologen Sehnentransplantate.
N2  - Comparison of two procedures for the reconstruction of the anterior cruciate ligament:
Ligamentum patellae vs. Semitendinosus tendon graft.
10-year results from a prospective, randomized clinical trial

Method:
This study compares the results of a 10-year follow-up examination after a arthroscopically supported replacement of the anterior cruciate ligament through two different autologous transplants. 
Between November 1998 and November 1999 62 clinical trial participants (45 men, 17 women) with rupture of the anterior cruciate ligament were operated in the Orthopedic University Clinic König-Ludwig-Haus in Würzburg. With 31 patients the ACL replacement plastic was performed using the Lig. Patellae transplant (BTB-Transplant), with the other half by using the Semitendinosus tendon graft. Before injury the group composition did not show a significant difference in age, sex and activity level. All patients received the same postoperative treatment with Donjoy splint (Ext / Flex 0/0/90), partial load of up to 20 kg during the first 6 weeks and external rehabilitation measures. After more than 10 years, 47 (24 LP/23 ST) patients could be clinically examined and for 9 (5 LP/4 ST) patients standardized questionnaires could be evaluated. 2 participants (both ST) were dropped from the group early because of transplant rupture, another patient (also ST) due to postoperative knee joint infection.

Results:
The clinical study revealed no significant differences between the two groups concerning the parameters used: IKDC- and Lysholm-Score, Tegner activity scale, KT-1000 arthrometer measurement and radiological control. Also no significant group differences were found in the questionnaires used for evaluation of subjective knee function, possible pain in the knee joint, extraction point morbidity and satisfaction with the operation result.
Even over 10 years after anterior cruciate ligament replacement in the present study no significant differences or advantages were found between the two autologous tendon transplants.
KW  - Kreuzband
KW  - Patellarsehne
KW  - Semitendinosussehne
KW  - Rekonstruktion
KW  - randomisierte Studie
KW  - Anterior cruciate ligament
KW  - patellar tendon
KW  - semitendinosus
KW  - autograft
KW  - randomized trial
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-140271
ER  - 
TY  - THES
A1  - Heckl, Steffen
T1  - Kohlenhydratmalassimilation bei der Hashimotothyreoiditis
T1  - Evidence of impaired carbohydrate assimilation in euthyroid patients with Hashimoto's thyroiditis
N2  - Die autoimmune Thyreoiditis nach Hashimoto stellt aktuell eine der häufigsten Autoimmunerkrankungen eines Organs und die häufigste Ursache der Hypothyreose dar. Die Hashimotothyreoiditis (HT) weist eine hohe Prävalenz und Inzidenz auf. Es existieren Hinweise, dass die Inzidenz der HT aus noch nicht geklärten Gründen gestiegen sein könnte. 

Die Kohlenhydrate Fruktose, Laktose und Sorbitol werden in der Lebensmittelproduktion umfassend eingesetzt. Insbesondere die industrielle Verwendung sowie der weltweite Konsum von Fruktose und Laktose unterlagen in den letzten Jahrzehnten einer rasanten Steigerung, obwohl ein hoher Prozentsatz der Bevölkerung zur Malassimilation jener Kohlenhydrate prädisponiert ist.

In einer internistischen Praxis (Praxis Frau Dr. med. I. Heckl, Bad Homburg) zeigte sich, dass HT-Patienten trotz verifizierter Euthyreose vermehrt über gastrointestinale Symptome berichteten. Unter anderem wurden eine bakterielle Fehlbesiedelung des Dünndarmes und eine Zöliakie ausgeschlossen. In der weiteren Abklärung durch die Praxis Dr. I. Heckl wurde eine deutliche Häufung der Malassimilation der Kohlenhydrate Fruktose, Laktose oder Sorbitol unter euthyreoten HT-Patienten ersichtlich. In Abhängigkeit von einer konsequenten Nahrungsumstellung normalisierten sich regelmäßig das Befinden der Patienten sowie die sonographischen, die serologischen und die laborchemischen Marker der HT, sodass man einen ursächlichen Zusammenhang empirisch vermuten konnte.

Im Rahmen einer prospektiven Studie sollte dieser neu beobachtete Zusammenhang zwischen der HT und der Kohlenhydratmalassimilation in der Klinik und Poliklinik für Nuklearmedizin der Universität Würzburg untersucht werden.

In einem unizentrischen Fall-Kontroll-Studiendesign wurden 45 euthyreote HT-Patienten und 38 schilddrüsengesunde Kontrollpersonen auf das Vorliegen einer Kohlenhydratmalassimilation mittels des Wasserstoffatemtests (H2-Atemtest) untersucht. Alle Probanden erhielten einen Fruktose-H2-Atemtest sowie einen Laktose-H2-Atemtest inklusive einer kapillären Blutglukosemessung. Im Falle eines positiven Ergebnisses des Fruktose-H2-Atemtests wurde ein Glukose-H2-Atemtest zum Ausschluss einer bakteriellen Fehlbesiedelung des Dünndarmes durchgeführt. Lieferte  der Fruktose-H2-Atemtest ein negatives Ergebnis, so folgte ein H2-Atemtest mit Sorbitol. Das Auftreten gastrointestinaler Symptome während der Testdurchführung wurde dokumentiert. Symptomfragebögen und semiquantitative Ernährungsfragebögen im retrospektiven Design dienten der Erfassung alltäglicher Symptome und Ernährungsgewohnheiten. Blutproben dienten der Messung von Schilddrüsenhormonen, Schilddrüsenautoantikörpern, Gewebstransglutaminase-Antikörpern und Antiparietalzell-Autoantikörpern.

Unter den euthyreoten HT-Patienten konnte ein signifikant häufigeres Auftreten der Fruktose- sowie der Laktosemalassimilation im Vergleich zu den schilddrüsengesunden Kontrollpersonen demonstriert werden. Die Fruktosemalassimilation wurde bei den HT-Patienten mit 48,9% signifikant häufiger als in der Kontrollgruppe nachgewiesen (p=0,035). Im Kontrollgruppenkollektiv hatte eine Fruktosemalassimilation lediglich bei 26,3% der Probanden bestanden. Eine Laktosemalassimilation wurde bei den HT-Patienten mit 42,2% signifikant häufiger als im Kontrollkollektiv diagnostiziert, welches in 21,1% der Fälle eine Laktosemalassimilation aufwies (p=0,04). Insgesamt lag eine Fruktose- und / oder Laktosemalassimilation bei 73,3% der HT-Patienten und bei 42,1% der Kontrollgruppenprobanden vor. Somit vertrugen nur 26,7% der Fallgruppe, jedoch 57,9% der Kontrollgruppe beide Kohlenhydrate (p=0,004). Hinsichtlich der Prävalenz der Sorbitolmalassimilation oder eines positiven Glukose-H2-Atemtestes kam kein signifikanter Unterschied zur Darstellung. Die Auswertung der Ernährungsfragebögen zeigte für beide Kollektive eine vergleichbare durchschnittliche Konsummenge der jeweiligen Kohlenhydrate auf.

Gastrointestinale Symptome waren während des Laktose-H2-Atemtests sowie während des Fruktose-H2-Atemtests jeweils in der Fallgruppe signifikant häufiger anzutreffen als in der Kontrollgruppe. Auch im Hinblick auf das Alltagsleben beschrieben die euthyreoten HT-Patienten signifikant häufiger unter den folgenden Symptomen zu leiden: Weicher Stuhlgang, Oberbauchschmerzen,  Meteorismus, laute Darmgeräusche, „Kugelbauch“, Sodbrennen, Schleimauflagerungen des Stuhlgangs, Obstipation, Müdigkeit, postprandiale Kraftlosigkeit, Depressionen, Heißhunger auf Süßes, Migräne, Konzentrationsmangel und eine vermehrte Infektanfälligkeit.

Zur Kausalität des hier erstmals beschriebenen Zusammenhangs existieren mehrere Hypothesen. Die Einteilung der HT-Patienten gemäß ihrer Schilddrüsenautoantikörper-Titer in Subkollektive ergab keinen Hinweis auf einen Einfluss der Aktivität des Autoimmungeschehens auf die Häufigkeit der Kohlenhydratmalassimilation. Es steht zur Diskussion, ob die HT zur Entstehung einer Kohlenhydratmalassimilation führen, oder ob eine vorbestehende Kohlenhydratmalassimilation, im Sinne eines neu identifizierten Risikofaktors, zur Genese einer HT prädisponieren könnte.

In der vorliegenden Studie konnte erstmalig eine signifikante Häufung der Kohlenhydratmalassimilation bei euthyreoten HT-Patienten aufgezeigt werden. Vor dem Hintergrund der weitreichenden lebensmittelindustriellen Verwendung und des hohen Konsums der Kohlenhydrate Fruktose, Laktose und Sorbitol sowie der hohen Prävalenz und Inzidenz der HT, ergibt sich eine hohe Relevanz des hier nachgewiesenen Zusammenhangs. In der differenzialdiagnostischen Abklärung gastrointestinaler Beschwerden bei euthyreoten HT-Patienten nimmt die hier beschriebene Assoziation zwischen der HT und der Kohlenhydratmalassimilation einen besonderen Stellenwert ein. Die Kohlenhydratmalassimilation verkörpert einen neuen, sowohl klinisch, als auch potentiell pathogenetisch relevanten Aspekt der Hashimotothyreoiditis.
N2  - Background/Objectives:

Hashimoto’s thyroiditis (HT) represents a wide-spread autoimmune disease. In euthyroid patients with HT, an impaired assimilation of common carbohydrates has been observed. Our objectives were to compare the frequency of (1) fructose (FM), lactose (LM) and sorbitol malassimilation (SM), (2) gastrointestinal symptoms (GS) following carbohydrate ingestion and (3) recurrent GS relevant to the participants’ daily lives.

Subjects/Methods:

We conducted a prospective case–control study of 45 ambulatory patients with HT and 38 healthy volunteers, matched with regard to age, gender and area of origin. Hydrogen breath tests with fructose, lactose, sorbitol and glucose were performed, the lactose testing additionally comprising measurements of capillary blood glucose (cBG). GS during the tests and recurrent GS concerning the participants’ daily lives were assessed. A food-frequency questionnaire was administered.

Results:

FM was diagnosed in 48.9% of patients compared with 26.3% of the control group (P=0.035). In all, 42.2% of patients with HT and 21.1% of healthy controls showed LM (P=0.04). FM and/or LM was present in 73.3% of the patients and in 42.1% of healthy controls (P=0.004). GS after the ingestion of fructose (P=0.003) or lactose (P=0.025) and recurrent GS were significantly more prevalent in the case group. The consumption of free fructose, lactose or sorbitol did not differ.

Conclusions:

Carbohydrate malassimilation and gastrointestinal complaints are frequent in euthyroid patients with HT, leading to novel clinical and pathophysiological considerations and concepts.
KW  - Schilddrüse
KW  - Malabsorption
KW  - Fructose
KW  - Lactose
KW  - Hashimoto-Thyreoiditis
KW  - Malassimilation
KW  - Hashimoto Thyreoiditis
KW  - Kohlenhydrate
KW  - Schilddrüse
KW  - Fruktose
KW  - fructose
KW  - thyroid
KW  - carbohydrate
KW  - malassimilation
KW  - lactose
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-140362
ER  - 
TY  - RPRT
A1  - Fischer, Erhard
A1  - Gebert, Tina
T1  - Dezentralisierung und Konversion einer Komplexeinrichtung. Ergebnisse einer wissenschaftlichen Begleitstudie
N2  - Seit den 60-er Jahren beherbergt das Schloss Ditterswind im Landkreis Haßberge erwachsene Menschen mit mehrfachen und schweren Behinderungen und einem hohen Hilfebedarf. Neben den Wohneinheiten für ca. 70 Personen (8 Wohngruppen) stehen auf dem Gelände auch beschäftigungsbezogene Angebote zur Verfügung (Arbeitsvorbereitung, Tagesförderstätte, Seniorentagesstätte). Vor dem Hintergrund der Forderungen der UN-Konvention (2011, Art. 19) und des Paradigmenwechsels in der Behindertenhilfe (vgl. Theunissen 2006) soll die Komplexeinrichtung im Rahmen eines Regionalisierungsprozesses der Rummelsberger Dienste für Menschen mit Behinderung gGmbH bis 2015 in kleinere, gemeindenahe Wohneinheiten u.a. in Zeil am Main und Ebelsbach überführt werden. Die Vorbereitungsphase dieses Prozesses wurde durch die Universität Würzburg wissenschaftlich begleitet. 
Der vorliegende Bericht fasst die Untersuchungen und Ergebnisse einer von den Rummelsberger Diensten für Menschen mit Behinderung RDB gGmbH in Auftrag gegebenen und von der "Aktion Mensch" finanzierten Forschung zusammen, mit dem Auftrag einer wissenschaftliche Begleitung des Projekts: „Dezentralisierung und Konversion“ der Komplexeinrichtung Schloss Ditterswind.
KW  - Geistigbehindertenpädagogik
KW  - Befragung von Menschen mit geistiger Behinderung
KW  - Bedarfserhebung
KW  - Dezentralisierung
KW  - Komplexeinrichtung
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-139675
ER  - 
TY  - THES
A1  - Claßen, Alice
T1  - Diversity, traits and ecosystem services of pollinators along climate and land use gradients on Mount Kilimanjaro
T1  - Diversität, Merkmale und Ökosystemfunktionen von Bestäubern entlang von Klima- und Landnutzungsgradienten am Kilimandscharo
N2  - Since more than two centuries naturalists are fascinated by the profound changes in biodiversity observed along climatic gradients. Although the theories explaining changes in the diversity and the shape of organisms along climatic gradients belong to the foundations of modern ecology, our picture on the spatial patterns and drivers of biodiversity is far from being complete. Ambiguities in theory and data are common and past work has been strongly concentrated on plants and vertebrates. In the last two decades, interest in the fundamental processes structuring diversity along climatic gradients gained new impetus as they are expected to improve our understanding about how ecosystems will respond to global environmental changes. Global temperatures are rising faster than ever before; natural habitats are transformed into agricultural land and existing land use systems get more and more intensified to meet the demands of growing human populations. The fundamental shifts in the abiotic and biotic environment are proclaimed to affect ecosystems all over the world; however, precise predictions about how ecosystems respond to global changes are still lacking. We investigated diversity, traits and ecosystem services of wild bees along climate and land use gradients on Mount Kilimanjaro (Tanzania, East Africa). Wild bees play a major role in ecosystems, as they contribute to the reproduction and performance of wild and crop plants. Their responsiveness to environmental changes is therefore of high ecological and economic importance.

Temperature and energy resources have often been suggested to be the main determinants of global and local species richness, but the mechanisms behind remain poorly understood. In the study described in chapter II we analyzed species richness patterns of wild bees along climate and land use gradients on Mount Kilimanjaro and disentangled the factors explaining most of the changes in bee richness. We found that floral resources had a weak but significant effect on pollinator abundance, which in turn was positively related to species richness. However, temperature was the strongest predictor of species richness, affecting species richness both directly and indirectly by positively influencing bee abundances. We observed higher levels of bee-flower-interactions at higher temperatures, independently of flower and bee abundances. This suggests that temperature restricts species richness by constraining the exploitation of resources by ectotherms. Current land use did not negatively affect species richness. We conclude that the richness of bees is explained by both temperature and resource availability, whereas temperature plays the dominant role as it limits the access of ectotherms to floral resources and may accelerate ecological and evolutionary processes that drive the maintenance and origination of diversity.

Not only species numbers, but also morphological traits like body size are expected to be shaped by both physiological and energetic constraints along elevational gradients. Paradoxically, Bergmann´s rule predicts increases of body sizes in cooler climates resulting from physiological constraints, while species-energy theory suggests declines in the mean body size of species caused by increased extinction probabilities for large-bodied species in low-energy habitats. In chapter III we confronted this ambiguity with field data by studying community-wide body size variation of wild bees on Mt. Kilimanjaro. We found that along a 3680 m elevational gradient bee individuals became on average larger within species, while large species were increasingly absent from high-elevational communities. This demonstrates, on the one hand, how well-established, but apparently contrasting ecological theories can be merged through the parallel consideration of different levels of biological organization. On the other hand it signals that the extinction risk in the course of environmental change is not equally distributed among species within a community.

Land use intensification is known to threaten biodiversity, but the consequences for ecosystem services are still a matter of debate. In chapter IV, we experimentally tested the single and combined contributions of pest predators and pollinators to coffee production along a land use intensification gradient on Mount Kilimanjaro. We found that pest predation increased fruit set by on average 9%, while pollination increased fruit weight of coffee by on average 7.4%. Land use had no significant effect on both ecosystem services. However, we found that in coffee plantations with most intensified land use, pollination services were virtually exclusively provided by the honey bee (Apis mellifera). The reliance on a single pollinator species is risky, as possible declines of that species may directly lower pollination services, resulting in yield losses. In contrast, pollination services in structurally complex homegardens were found to be provided by a diverse pollinator community, increasing the stability of pollination services in a long term.

We showed that on Mount Kilimanjaro pollinator communities changed along elevational gradients in terms of species richness (chapter II) and trait composition (chapter III). Temperature and the temperature-mediated accessibility of resources were identified as important predictors of these patterns, which contributes to our fundamental understanding about the factors that shape ectothermic insect communities along climatic gradients. The strong temperature-dependence of pollinators suggests that temperature shifts in the course of global change are likely to affect pollinator communities. Pollinators might either profit from rising temperatures, or shift to higher elevations, which could result in related biotic attrition in the lowland with consequences for the provision of ecosystem services in cropping systems. Up to now, land use intensification had no significant impact on the diversity of pollinator communities and their ecosystem services. Pollinators might profit from the strong landscape heterogeneity in the region and from the amount of flower resources in the understory of cropping systems. However,progressing homogenization of the landscape and the pronounced application of pesticides could result in reduced diversity and dominance of single species, as we already found in sun coffee plantations. Such shifts in community compositions could threaten the stability of ecosystem services within cropping and natural systems in a long term.
N2  - Die Biodiversität auf der Erde ist nicht gleichmäßig verteilt, sondern verändert sich entlang klimatischer Gradienten – ein Phänomen, das Naturwissenschaftler schon seit mehr als zwei Jahrhunderten fasziniert. Über die Mechanismen, welche die Verteilung von Arten entlang von Klimazonen bestimmen, besteht nach wie vor keine Einigkeit, auch wenn viele der hier hervorgebrachten Theorien zu den Grundlagen der modernen Ökologie gehören. Ambivalenzen in den Erklärungsmodellen und erhobenen Daten sind häufig und bisherige Studien konzentrierten sich vorrangig auf Pflanzen und Vertebraten, während andere Taxa weniger Beachtung fanden. Die Unsicherheit über die Auswirkungen des globalen Wandels auf Ökosysteme und die Konsequenzen für Ökosystemdienstleistungen setzte neue Impulse im Bereich der Biodiversitätsforschung. Temperaturen steigen so schnell wie nie zuvor; natürliche Habitate werden zunehmend in Agrarflächen umgewandelt und bestehende Landwirtschaftssysteme werden intensiviert. Präzise Vorhersagen darüber, wie Ökosysteme auf solch drastische Umweltveränderungen reagieren, fehlen jedoch weitgehend.
In dieser Dissertation wird gezeigt, wie sich die Artenvielfalt, morphologische Merkmale und Ökosystemfunktionen von Bienen entlang von Klima- und Landnutzungsgradienten des Kilimandscharos (Tansania, Ostafrika) verändern. Bienen spielen eine wichtige Rolle in Ökosystemen, da sie als Bestäuber zur Reproduktion und Produktivität von Wild- und Nutzpflanzen beitragen. Die Veränderung ihres Artenreichtums, ihrer Merkmale und ihrer Ökosystemdienstleistungen entlang von Umweltgradienten ist somit von großer ökologischer und ökonomischer Relevanz.

Temperatur und die Verfügbarkeit von Ressourcen sind die Faktoren, mit denen globale und lokale Muster von Diversität am häufigsten erklärt werden. Die kausalen Zusammenhänge über welche die Temperatur und die Verfügbarkeit von Ressourcen eine Erhöhung der Artenvielfalt bewirken, sind jedoch nach wie vor unklar. Im zweiten Kapitel dieser Arbeit wurde untersucht, wie sich der Artenreichtum von Bienen entlang von Klima- und Landnutzungsgradienten des Kilimandscharos verändert und welche Faktoren für diese Veränderungen verantwortlich sind. Blühressourcen hatten einen schwachen, aber signifikanten Einfluss auf die Bestäuberabundanzen, welche wiederum einen Großteil des Artenreichtums erklärten. Insgesamt hatte die Temperatur jedoch einen deutlich stärken Einfluss auf die Artenvielfalt als die Verfügbarkeit von Blühressourcen: Die Temperatur wirkte sich direkt, möglicherweise über einen Erhöhung von Speziationsraten, und indirekt, über eine Erhöhung der Bienenabundanz, auf die Artenvielfalt von Bienen aus. Zusätzlich konnte beobachtet werden, dass die Blütenbesuche von Bienen unabhängig von der Blütendichte und der Bienenabundanz, mit einem Anstieg der Temperatur zunahmen. Aus diesen Beobachtungen folgern wir, dass bei Ektothermen die Nutzbarkeit von Ressourcen durch die Temperatur gesteuert sein könnte.

Die Untersuchung morphologischer Merkmale entlang von Umweltgradienten erlaubt es, deterministische von stochastischen Prozessen bei der Zusammensetzung von Artengemeinschaften zu unterscheiden. Während bei stochastischen Prozessen Merkmale entlang von Umweltgradienten zufällig aus Artengemeinschaften ausscheiden sollten, wird im Falle deterministischer Prozesse ein gerichtetes Muster erwartet. Unter den deterministischen Prozessen konkurrieren bezüglich der Körpergröße zwei scheinbar konträre Theorien: Während die Bergmannsche Regel vorhersagt, dass große Tiere, aufgrund eines verbesserten Oberflächen-Volumen-Verhältnisses, einen Vorteil in kühlen Regionen haben, weist die Arten-Energie-Theorie größeren Arten eine erhöhte Aussterbewahrscheinlichkeit in energielimitierten, kühlen Gebieten zu, so dass die mittlere Körpergröße von Lebensgemeinschaften bei kälterer Temperatur sinken sollte. Im dritten Kapitel dieser Dissertation untersuchten wir, ob sich morphologische Merkmale von Wildbienen mit zunehmender Höhe verändern. Dabei betrachteten wir nicht nur Merkmalsveränderungen innerhalb von Artengemeinschaften, sondern auch innerartliche Veränderungen. Sowohl physiologische als auch energetische Restriktionen prägten die Merkmalskompositionen, allerdings auf unterschiedlichen biologischen Ebenen. So nahm die Körpergröße innerhalb von Arten mit der Höhe im Durchschnitt zu (=Bergmannsche Regel), während auf Gemeinschaftsebene kleinere Arten die Hochgebirgsregionen dominierten (=energetische Restriktion). Die parallele Betrachtung der intra- und interspezifischen Ebene ermöglichte es uns, scheinbar konträre ökologische Theorien zusammenzuführen. Zudem konnten wir zeigen, dass Merkmale nicht zufällig, sondern gerichtet aus Artengemeinschaften gefiltert werden.

Landnutzungsintensivierung bedroht Biodiversität, aber die Konsequenzen für Ökosystemdienstleistungen sind nach wie vor ungewiss. Im vierten Kapitel dieser Arbeit prüften wir mit Hilfe von einzelnen und kombinierten Bestäuber- und Prädatorausschlussexperimenten, welchen Beitrag Bestäuber, Vögel und Fledermäuse in verschiedenen Anbausystemen zur Kaffeeproduktion am Kilimandscharo leisten. Wir zeigten, dass sich Bestäuber und Prädatoren in ihren Effekten ergänzten: Während Bestäuber eine Steigerung des Kaffeebohnengewichtes um durchschnittlich 7.4% bewirkten, konnte durch die Prädation von Schädlingen der Fruchtansatz des Kaffees um durchschnittlich 9% gesteigert werden. Landwirtschaftliche Intensivierung, von komplexen Waldwirtschaftssystemen, über beschattete Kaffeeplantagen, bis hin zu Sonnenplantagen hatte keinen negativen Effekt auf die Ökosystemdienstleistungen von Bestäubern und Prädatoren. Wir konnten jedoch nachweisen, dass in Waldwirtschaftssystemen eine diverse Bestäubergemeinschaft den Kaffee bestäubt, während in Sonnenplantagen fast
ausschließlich die Honigbiene als Bestäuber fungiert. Eine solche Verschiebung der Bestäuber-komposition könnte die langfristige Stabilität intensiv genutzter Flächen gefährden.

In dieser Dissertation zeigten wir, wie sich Bestäubergemeinschaften am Kilimandscharo entlang von Höhengradienten bezüglich ihrer Artenvielfalt (Kapitel II) und ihrer Merkmale (Kapitel III) verändern. Temperatur und temperatur-gesteuerte Ressourcennutzbarkeit wurden als maßgebende Determinanten dieser Muster identifiziert. Damit wurde ein Beitrag zur Identifikation von Gesetzmäßigkeiten in der Verteilung ektothermer Insekten entlang von Klimagradienten geleistet. Unsere Ergebnisse weisen darauf hin, dass Klimaveränderungen im Zuge des globalen Wandels Konsequenzen für Bestäubergemeinschaften haben könnten. Eventuell könnten Bestäuber von den steigenden Temperaturen profitieren. Gleichsam könnte es aber auch zu einer Verschiebung von Bestäubern in höher gelegene Regionen und zu einem daran gekoppelten Einbruch der Bestäubungsleistungen in tiefliegenden Kulturlandschaften kommen. Im Hinblick auf die Konsequenzen anthropogener Landnutzung wurde festgestellt, dass die landwirtschaftliche Intensivierung am Kilimandscharo bisher keinen messbaren negativen Effekt auf die Ökosystemdienstleitungen von Bestäubern hatte. Die Bestäuber profitieren vermutlich von der starken Landschaftsheterogenität der Region und zahlreichen krautigen Blühressourcen im Unterwuchs von Agrarflächen. Eine zunehmende Homogenisierung der Landschaft und ein verstärkter Einsatz von Pestiziden könnten jedoch, wie auf Sonnenplantagen bereits zu finden, zu einer Dominanz von einigen wenigen Arten führen, welches zusammen mit der klimabedingten Artenverschiebung die langfristige Stabilität von Agrarsystemen und natürlichen Systemen gefährden könnte.
KW  - Kilimandscharo
KW  - Bestäuber
KW  - Biodiversität
KW  - Höhengradient
KW  - Landnutzungsgradient
KW  - Arten-Energy-Theory
KW  - species-energy-theory
KW  - elevational gradient
KW  - Kilimanjaro
KW  - pollinators
KW  - diversity
KW  - ecosystem service
KW  - ecology
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-101292
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kindeketa, William Joseph
T1  - Pollination in wild plant communities along altitudinal and land use gradients Mount Kilimanjaro, Tanzania
T1  - Bestäubung von Pflanzengemeinschaften entlang von Höhen- und Landnutzungsgradienten am Kilimandscharo (Tansania)
N2  - 1.	Pollination of sexually reproducing plants requires pollen transfer agents, which can be biotic, abiotic or a combination of biotic and abiotic agents. The dominance of one of pollination system in wild plant communities depends on climatic factors and/or degrees of anthropogenic influences, which have effects on pollinator diversity and pollination function. Anthropogenic activities and climate change are also considered as main causes of ongoing invasion of invasive species into wild and managed habitats which can bring up competition for pollinators with possible negative consequences for the reproduction of co-occurring native plant species. 
2.	The study aimed to determine pollination systems and pollination limitation of invasive and native plant communities in natural savannah between 870 – 1130 m and semi-natural (managed) grassland between 1300 – 1750 m above sea level; effects of flower density and pollinator abundance on seed production of cross-pollinated and self-pollinated plants; and relationships of bee abundance and the proportion of cross- pollinated plants at the southern slope of Mount Kilimanjaro, Tanzania. 
3.	Pollinator-exclusion, open pollination and supplemental hand-pollination treatments were applied to 27 plant species in savannah and grassland habitats. Flowers were counted in each clusters based upon their species. Pollinators were sampled by using pan traps. Information-theory-based multi-model averaging and generalized linear mixed effects models were used to identify and analyze the effects of flower density, pollinator abundance, pollination treatments and habitat types on seed production. Regression models were used to determine relationships of altitude with bee abundance, and with proportion of cross-pollinated plants.
4.	My results show that mean seed numbers of native plants were significantly lower in pollinator-exclusion treatments than in open-pollination treatments, indicating their reliance on pollinators for reproductive success. In contrast, seed numbers of invasive plants were similar in pollinator-exclusion and open-pollination treatments, demonstrating an ability of reproduction without pollinators. Despite of higher levels of self-pollination in invasive plants, supplemental hand-pollination treatments revealed pollen limitation in grassland and marginally in savannah habitats. There were no significant difference in seed numbers between supplemental hand pollination and open pollination treatments of native plant communities in savannah and grassland, which indicates no pollination limitation in the studied ecological system for native communities. Besides, grassland plants produced comparatively more seeds than savannah plants, however seeds in grasslands were lighter than those of the savannah which may be due to nutrient limitation in grassland. 
5.	I found 12 cross-pollinated and 15 self-pollinated plants along altitudinal gradient after comparing seeds from pollinator-excluded and open-pollinated experiments. I also found that proportions of cross-pollinated plants and bee abundance simultaneously decreased with increasing altitude. All cross-pollinated plants were native and grew in savannah habitats, with an exception of one species.
6.	Neither effects of focal flower density nor a significant interaction between focal flower densities and bee abundance for self-pollinated plants were observed. However, there were effects of focal flower densities and interactions of flower density with bee abundance for cross-pollinated plants. Non-focal flower density has no significant effects on seed production of cross-pollinated and self-pollinated plants.
7.	The results show that native plants depend more on cross-pollination than invasive plants, despite of most native plants in managed habitat (grassland) rely on self-pollination for reproduction. The tendency of having more cross-pollinated plants in natural savannah which are in low altitude coincides with other finding that the cross-pollinated plants and bee abundance simultaneously decrease with increasing altitude. Therefore, our findings support the hypotheses that self-fertilization of flowering plants increases with increasing altitude, and pollinator limitation is most pronounced in managed or disturbed habitats. Despite of reduction of pollinators in grassland, only invasive plants experience pollen limitation, which may be due to poor integration with available pollinator networks. 
8.	I also found bee abundance and flower density are not the main pollination factors required by self-pollinated plants during reproduction. However, focal flower density, which influences pollinator diversity, is more applicable to cross-pollinated plants. Climate change and anthropogenic activities in natural habitats are factors that influence pollinator abundance and functioning, which lead to a shift of mating systems in plant communities so as to assure their reproduction.
N2  - 1.	Für die erfolgreiche Bestäubung sich sexuell reproduzierender Pflanzen werden  biotische und/oder abiotische Pollenvektoren benötigt. Ob fremd- oder selbstbestäubte Bestäubungssysteme in Pflanzengemeinschaften dominieren, kann vom Klima abhängen, aber auch von anthropogenen Aktivitäten, da diese sich negativ auf die Bestäuberdiversität und damit assozierte Bestäubungsfunktionen auswirken können.   Klimaveränderungen und anthropogene Aktivitäten werden auch als die Hauptursache dafür gesehen, dass sich invasive Pflanzen in natürlichen und genutzten Habitaten ausbreiten und die Reproduktion nativer Pflanzen gefährden, da diese nun mit den invasiven Pflanzen um Bestäuber konkurrieren müssen.
2.	In dieser Studie wurden die Bestäubungssysteme nativer und invasiver Pflanzenarten in Pflanzengemeinschaften natürlicher Savannen (870 – 1130m ü.d.M) und semi-natürlicher, bewirtschafteter Graslandflächen (1300 – 1750m ü.d.M) an den südlichen Hängen des Kilimandscharos (Tanzania) untersucht. Es wurde analysiert, in welchem Ausmaß die Pflanzen bestäubungslimitiert sind und welchen Effekt Blütendichten und Bestäuberabundanzen auf die Samenproduktion von fremd- und selbstbestäubten Pflanzen haben. Zudem wurde betrachtet, ob sich das Verhältnis von fremd- und selbstbestäubten Arten mit zunehmender Höhe und mit Bestäuberabundanzen verändert.
3.	Um die Abhängigkeit von Pflanzen von Bestäubern und den Grad der Bestäubungslimitierung zu bestimmen, wurden an 27 Pflanzenarten aus Savannen und Grasländern Bestäubungsmanipulationsexperimente durchgeführt (d.h. Bestäuberausschlüsse vs. Handbestäubung vs. offene Bestäubung). Blütendichten wurden in Clustern um die entsprechende Pflanzenart aufgenommen. Bestäuberabundanzen wurden mit Farbschalen erfasst. Mit Hilfe von „multi-model averaging“ und „generalized linear mixed effects models“ wurden die Effekte der Bestäubungsmanipulationsexperimente, der Blütendichten, der Bestäuberabundanzen und der Habitate auf die Samenproduktion analysiert. Mit Hilfe von Regressionsmodellen wurde untersucht, ob sich das Verhältnis von fremd- und selbstbestäubten Arten mit der Höhe und mit Bienenabundanzen verändert.
4.	An den Blüten nativer Pflanzen, an denen Bestäuber ausgeschlossen worden waren, war die mittlere Anzahl der Samen signifikant niedriger, als an den Blüten, die von Bestäubern besucht werden konnten. Dies zeigt, dass der Reproduktionserfolg dieser nativen Pflanzen von Bestäubern abhängt. Bei invasiven Pflanzen waren dagegen die Samenanzahlen unter Bestäuberausschlussnetzen und an offen bestäubten Pflanzen nicht unterscheidbar, was zeigt, dass ihre Reproduktionskapazität nicht von Bestäubern abhängt. Obwohl invasive Pflanzenarten zur Selbstbestäubung tendierten, waren sie pollenlimitiert: Handbestäubung konnte ihren Reproduktionserfolg in Grasländern und marginal auch in Savannen steigern. Native Pflanzen waren dagegen nicht pollenlimitiert. Insgesamt produzierten die Pflanzen der Grasländer mehr Samen als Savannenpflanzen. Auf Grasländern waren die Samen  im Durchschnitt aber leichter als auf Savannen, was auf eine Nährstoffarmut in genutzten Grasländern hinweisen könnte.
5.	Insgesamt konnte ich durch die Bestäuberausschlussexperimente 12 fremdbestäubte und 15 selbstbestäubte Pflanzenarten entlang der Höhengradienten identifizieren. Der Anteil von fremdbestäubten Arten nahm zusammen mit der Bienenabundanz mit zunehmender Höhe ab. Bis auf eine, waren alle fremdbestäubten Arten nativ und wuchsen in der Savanne. 
6.	Für fremdbestäubte Arten hatte die Blütendichte von Artgenossen, nicht aber von anderen Arten, einen Einfluss auf den Reproduktionserfolg der Pflanze. Auch wurde ein Interaktionseffekt zwischen der Blütendichte und der Bestäuberabundanz detektiert. Für selbstbestäubte Arten wurden solche Effekte nicht gefunden.
7.	Diese Ergebnisse zeigen, dass native Pflanzen mehr von Fremdbestäubung abhängen als invasive Pflanzen, wobei in bewirtschafteten Grasländern die meisten 	nativen Arten selbstbestäubend sind. Die Tendenz, dass mehr fremdbestäubte Arten in 	den Savannen vorkommen deckt sich mit dem Ergebnis, dass der Anteil fremdbestäubter Arten und Bienenabundanzen mit zunehmender Höhe abnehmen. 	Unsere Ergebnisse bestätigen damit die Hypothesen dass Selbstbestäubung mit zunehmender Höhe zunimmt und Bestäuberlimitierung vor allem in landwirtschaftlich 	genutzten Flächen auftritt. Trotz abnehmender Bestäuberabundanzen, sind nur invasive Pflanzen pollenlimitiert, was daran liegen könnte, dass sie nur schlecht in die bestehenden Pflanzen-Bestäuber-Netzwerke integriert sind.
8.	Ich konnte zeigen, dass der Reproduktionserfolg selbstbestäubter Pflanzen nicht 	von Bestäuberabundanzen und Blütendichten abhängt. Blütendichten von Artgenossen hatten jedoch einen positiven Effekt auf fremdbestäubte Arten. 	Klimawandel und anthropogene Aktivitäten in natürlichen Habitaten sind Faktoren, 	die Bestäuberabundanzen und Bestäuberfunktionen beeinflussen können, was dann wiederum zu einer Veränderung von Bestäubungssystemen in Pflanzengemeinschaften führen könnte, um Reproduktionserfolge zu sichern.
KW  - Bestäubungsökologie
KW  - Pollination
KW  - Kilimandscharo
KW  - tropical ecology
KW  - Kilimanjaro
KW  - Tanzania
KW  - tropische Ökologie
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-100136
ER  - 
TY  - JOUR
T1  - Search for the \(X_b\) and other hidden-beauty states in the \(π^+π^−ϒ\)(1S) channel at ATLAS
JF  - Physics Letters B
N2  - This Letter presents a search for a hidden-beauty counterpart of the X(3872) in the mass ranges of 10.05–10.31 GeV and 10.40–11.00 GeV, in the channel X\(_b\)→π\(^+\)π\(^−\)ϒ(1S)(→μ\(^+\)μ\(^−\)), using 16.2 fb\(^{−1}\) of s=8 TeV \(pp\) collision data collected by the ATLAS detector at the LHC. No evidence for new narrow states is found, and upper limits are set on the product of the X\(_b\) cross section and branching fraction, relative to those of the ϒ(2S), at the 95% confidence level using the CLSCLS approach. These limits range from 0.8% to 4.0%, depending on mass. For masses above 10.1 GeV, the expected upper limits from this analysis are the most restrictive to date. Searches for production of the ϒ(1\(^3\)D\(_J\)), ϒ(10860), and ϒ(11020) states also reveal no significant signals.
KW  - physics
KW  - hidden-beauty states
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-138273
VL  - 740
ER  - 
TY  - THES
A1  - Fackler, Marc
T1  - Biochemical characterization of GAS2L3, a target gene of the DREAM complex
T1  - Biochemische Charakterisierung von GAS2L3, ein Zielgen des DREAM Komplex
N2  - GAS2L3 was identified recently as a target gene of the DREAM complex (Reichert et al., 2010; Wolter et al., 2012). It was shown that GAS2L3 is expressed in a cell cycle specific manner and that depletion of the protein leads to defects in cytokinesis and genomic instability (Wolter et al., 2012).
Major aim of this thesis was, to further characterize the biochemical properties and physiological function of GAS2L3.
By in vitro co-sedimentation and bundling assays, GAS2L3 was identified as a cytoskeleton associated protein which bundles, binds and crosslinks F-actin and MTs. GST pulldown assays and co-immunoprecipitation experiments revealed that GAS2L3 interacts in vitro and in vivo with the chromosomal passenger complex (CPC), a very important regulator of mitosis and cytokinesis, and that the interaction is mediated by the GAR domain of GAS2L3 and the C-terminal part of Borealin and the N-terminal part of Survivin. Kinase assays showed that GAS2L3 is not a substrate of the CPC but is strongly phosphorylated by CDK1 in vitro. Depletion of GAS2L3 by shRNA influenced protein stability and activity of the CPC. However pharmacological studies showed that the decreased CPC activity is not responsible for the observed cytokinesis defects upon GAS2L3 depletion. Immunofluorescence experiments revealed that GAS2L3 is localized to the constriction zone by the CPC in a GAR dependent manner and that the GAR domain is important for proper protein function.
New interacting proteins of GAS2L3 were identified by stable isotope labelling by amino acids in cell culture (SILAC) in combination with tandem affinity purification and subsequent mass spectrometrical analysis. Co-immunoprecipitation experiments further confirmed the obtained mass spectrometrical data.
To address the physiological function of GAS2L3 in vivo, a conditional and a non-conditional knockout mouse strain was established. The non-conditional mouse strain showed a highly increased mortality rate before weaning age probably due to heart failure. The physiological function of GAS2L3 in vivo as well as the exact reason for the observed heart phenotype is not known at the moment.
N2  - GAS2L3 wurde vor kurzem als Zielgen des DREAM Komplex identifiziert (Reichert et al., 2010; Wolter et al., 2012). Es konnte gezeigt werden, dass die Expression von GAS2L3 Zellzyklus abhängig reguliert wird und dass Depletion des Proteins zu Fehlern in der Zytokinese und genomischer Instabilität führt (Wolter et al., 2012).
Hauptziel dieser Doktorarbeit war es, GAS2L3 hinsichtlich seiner biochemischen Eigenschaften und physiologischer Funktion näher zu charakterisieren.
Unter Verwendung verschiedener in vitro Experimente konnte gezeigt werden, dass GAS2L3 sowohl F-Aktin als auch Mikrotubuli binden, bündeln und quervernetzen kann. In vitro und in vivo Protein-Protein Interaktionsexperimente zeigten, dass GAS2L3 mit dem „chromosomal passenger complex“ (CPC), einem wichtigen Mitose- und Zytokineseregulator, interagiert und dass diese Interaktion durch die GAR Domäne von GAS2L3 und den C-Terminus von Borealin beziehungsweise den N-terminus von Survivin vermittelt wird. Phosphorylierungsexperimente zeigten deutlich, dass GAS2L3 kein Substrat des CPC ist, jedoch von CDK1 phosphoryliert wird. Zellbiologische Experimente belegten, dass Depletion von GAS2L3 mittels shRNA die Proteinstabilität und Aktivität des CPC beeinflusst. Experimente mit einem chemischen Aurora B Inhibitor dokumentierten, dass die verringerte CPC Aktivität nicht die Ursache der beobachteten Zytokinesefehler nach GAS2L3 Depletion ist. Immunfluoreszenzexperimente machten deutlich, dass GAS2L3 mit Hilfe des CPC an der Abschnürungszone lokalisiert wird und dass die Lokalisation abhängig von der GAR Domäne erfolgt.
Mit Hilfe von SILAC in Kombination mit Tandem-Affinitätsaufreinigung und anschließender massenspektrometrischer Auswertung wurden neue Proteininteraktoren von GAS2L3 identifiziert. Protein-Protein Interaktionsexperimente bestätigten die massenspektrometrisch ermittelten Daten.
Um die physiologische Funktion von GAS2L3 in vivo näher analysieren zu können, wurden verschiedene Knockout Mauslinien etabliert. Die nicht-konditionelle Mauslinie zeigte erhöhte Sterblichkeit vor dem Absetzalter wahrscheinlich verursacht durch Herzversagen. Die genaue physiologische Funktion von GAS2L3 und der Grund für den beobachteten Herzphänotyp sind momentan noch unbekannt.
KW  - Zellzyklus
KW  - Zellteilung
KW  - Cytoskeleton Chromosomal Passenger Complex Interaction GAR Domain
KW  - Regulation
KW  - Molekulargenetik
KW  - GAS2L3
KW  - Chromosomal Passenger Complex
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-103394
ER  - 
TY  - THES
A1  - Andronic, Joseph
T1  - Volumenregulatorische Transportwege von anorganischen und organischen Osmolyten in Säugetierzellen
T1  - Volume ragulatory pathways of anorganic and organic osmolytes in mammalian cells
N2  - Die Aufrechterhaltung des Zellvolumens unter variablen osmotischen Bedingungen stellt für nahezu alle tierischen Zellen eine essenzielle Aufgabe dar. Um regulatorische Volumenanpassungen vorzunehmen besitzen sie daher effektive Mechanismen, mit deren Hilfe der zelluläre Gehalt an organischen und anorganischen Osmolyten erhöht (= regulatorische Volumenzunahme; RVI) oder gesenkt (= regulatorische Volumenabnahme; RVD) werden kann. Trotz langjähriger Forschung auf diesem Gebiet konnten die hieran beteiligten Transportwege für Osmolyte bisher nur unvollständig aufgeklärt werden.
Insbesondere bei T-Lymphozyten sind wichtige Zellfunktionen wie die Proliferation, Migration und die T-Zell-Aktivierung eng mit volumenregulatorischen Mechanismen verbunden. Bei all diesen Prozessen sind u. a. unterschiedliche Kaliumkanäle beteiligt, die insbesondere für die pharmakologische Manipulation von Immunsystemprozessen von wissenschaftlichem Interesse sind. Bisherige Modelle der hypotonen Volumenregulation von T-Lymphozyten berücksichtigen lediglich den spannungsabhängigen KV1.3 sowie den Ca2+-aktivierten IKCa1-Kanal, die zur Klasse der 6TM/P-K+-Kanäle gehören.
Im ersten Teil der vorliegenden Arbeit wurde eine potentielle Rolle von kürzlich entdeckten Zwei-Poren Domänen Kaliumkanälen (K2P) am RVD von murinen und humanen primären CD4+-T-Lymphozyten untersucht. In einem kombinierten genetischen und pharmakologischen Ansatz mittels knockout-Tiermodellen und dem Einsatz kanalspezifischer Inhibitoren konnte mithilfe zellvolumetrischer Analysen gezeigt werden, dass die K2P-Vertreter TASK1, TASK2, TASK3 und TRESK maßgeblich am schwellungsaktivierten Efflux von K+ beteiligt sind. Beurteilt an den Ergebnissen dieser Untersuchung sind der spannungsabhängige TASK2- und der Ca2+-aktivierte TRESK-Kanal für die hypotone Volumenregulation in T-Zellen deutlich bedeutender als TASK1 und TASK3. Der Beitrag der Kanäle TASK2 und TRESK am RVD-Prozess war über dies vergleichbar mit dessen des bisher bekannten KV1.3-Kanals. In dieser Arbeit wurde damit erstmals eine Beteiligung der K2P-Kanäle am RVD muriner und humaner CD4+-Lymphozyten identifiziert. Aufgrund der engen Verbindung zwischen T-Zell-Funktion und der Volumenregulation können Zwei-Poren Domänen K+-Kanäle damit in den engeren Kreis potentieller immunmodulierende Angriffspunkte aufgefasst werden.
Im zweiten und umfangreicheren Teil dieser Arbeit wurden darüber hinaus die schwellungsaktivierten Transportwege für organische Osmolyte (small organic osmolytes; SOOs) untersucht. SOOs stellen chemisch inerte Verbindungen dar, zu denen vor allem Polyole (Sorbitol, myo-Inositol), Methylamine (Betain, α-Glycerophosphocholin) sowie Aminosäuren (α- bzw. β-Alanin und Prolin) und deren Derivate (Taurin) zählen. Da SOOs weder die zelluläre Struktur noch die Funktion von Makromolekülen beeinträchtigen, sind sie wichtige Instrumente der Volumenregulation, die sich in hohen Konzentrationen im Zytosol nahezu aller Zellen wiederfinden. Werden tierische Zellen mit hypotonen Bedingungen konfrontiert, dann ist bei nahezu allen Zellen die Freisetzung organischer Osmolyte zu beobachten, wodurch die zelluläre Osmolarität unabhängig von Elektrolyten angepasst werden kann. Trotz der wichtigen Funktion der SOOs in der Osmoregulation tierischer Zellen konnte die molekulare Identität beteiligter Effluxwege (Kanäle bzw. Transporter) bisher nicht aufgeklärt werden.
Ungeachtet der molekularen Identität der SOO-Effluxwege war es aus zahlreichen biotechnologischen Anwendungen zu Beginn dieser Arbeit bekannt, dass die schwellungsaktivierten Transportwege für organische Osmolyte eine größenselektive Permeabilität für eine Reihe monomerer Zucker und verwandter Verbindungen aufweisen. Um diese Größenselektivität näher zu charakterisieren, wurde im ersten Schritt die schwellungsaktivierte Membranpermeabilität für eine Reihe strukturell homogener Polyethylenglykole unterschiedlicher Polymerlänge (PEG200–1500; hydrodynamische Radien zwischen ~0,5-1,5 nm) unter iso- und hypotonen Bedingungen in Jurkat-Lymphozyten untersucht. Unter milden hypotonen Bedingungen (200 mOsm) war die Plasmamembran der untersuchten Lymphozyten für PEG300-1500 undurchlässig, was aus der Fähigkeit der Zellen zur hypotonen Volumenregulation geschlossen werden konnte. Darüber hinaus wurde RVD in stark hypotonen Lösungen (100 mOsm) mit PEG600-1500 beobachtet, während PEG300-400 unter vergleichbaren osmotischen Bedingungen die Volumenregulation der Zellen inhibierten. Dieses Ergebnis deutet darauf hin, dass starkes hypotones Zellschwellen der Lymphozyten zur Permeabilisierung der Plasmamembran für PEG300-400, nicht jedoch für PEG600-1500, führt. Anhand der hydrodynamischen Radien Rh der verwendeten PEGs konnte ein cutoff-Radius von ~0,74 nm für schwellungsaktivierte Transportwege organischer Osmolyte bestimmt werden. Da diese schwellungsaktivierten Transportwege vielfältig für Zellbeladungstechniken verwendet werden, könnte dieses Ergebnis für zahlreiche biotechnologische und biomedizinische Anwendungen von Interesse sein. 
Im zweiten Schritt wurde der Versuch unternommen, potentielle Transportwege für organische Osmolyte im RVD-Prozess molekular zu identifizieren. Da es grundlegend ungeklärt war, wie viele unterschiedliche Transporter bzw. Kanäle am Efflux der zahlreichen organischen Osmolyte beteiligt sind, erfolgte zunächst die vergleichende Analyse des schwellungsaktivierten Membrantransports strukturell verschiedener SOOs einschließlich der Aminosulfonsäure Taurin und des Polyols myo-Inositol. Hierbei wurde erstmals gezeigt, dass die schwellungsaktivierten Transportwege für Taurin und myo-Inositol deutlich unterschiedliche Aktivitätsprofile aufweisen. Während der Taurintransport bereits unter milden hypotonen Bedingungen, d.h. nach einer geringen Absenkung der Osmolalität von 300 auf ~230 mOsm, aktiviert wurde, erfolgte die Aktivierung der Membranpermeabilität für myo-Inositol bei einer viel niedrigeren Osmolalität von ~150 mOsm. Darüber hinaus wiesen die beiden Transportwege unter vergleichbarem hypotonen Stress von 100 mOsm deutlich unterschiedliche Aktivitätsdauern auf (Transport von Taurin ~95 min und myo-Inositol ~40 min). Somit deuteten diese Ergebnisse erstmals auf substrat-spezifische Transportwege für SOOs hin, die voneinander stark abweichende osmotische Aktivierungsprofile besitzen.
Als aussichtsreiche Kandidaten für diese Transportwege wurden zwei Mitglieder der Gruppe der Solute Carrier (SLC) untersucht, die klare Übereinstimmungen mit den gesuchten Transportern für SOOs aufweisen. Daher wurde im Weiteren eine RVD-Beteiligung dieser Transportergruppe mit einer Kombination aus molekularbiologischer und konventioneller bzw. hochaufgelöster mikroskopischen Techniken überprüft. Die semiqantitativen RT-PCR-Ergebnisse dieser Arbeit zeigen dabei, dass die Gentranskription der potentiellen SOO-Transporter SLC5A3 und SLC6A6 in den untersuchten Zelllinien Jurkat, HEK wie auch HepG2-Zellen durch hypotone Bedingungen deutlich verstärkt wird. Hierbei nimmt der zelluläre mRNA-Gehalt der Gene SLC5A3 zwischen 20-60% und SLC6A6 um 30-100% innerhalb von 10-20 min zu, was auf eine potentielle RVD-Beteiligung von SLC-Transportern hindeutet. Ausgehend von diesem Ergebnis wurde daraufhin die zelluläre Lokalisation des SLC5A3-Transporters unter isotonen und hypotonen Bedingungen mikroskopisch untersucht. Wie anhand der konfokalen lasermikroskopischen Untersuchung zu erkennen ist, findet unter hypotoner Stimulation eine zelluläre Umverteilung des mit EGFP fluoreszenzmarkierten Proteins SLC5A3 statt. Innerhalb von 10 min wird der Transporter dabei von intrazellulären Regionen in Richtung Plasmamembran verlagert. Darüber hinaus konnte mit Hilfe der hochauflösenden Mikroskopie-Technik dSTORM gezeigt werden, dass der Transporter SLC5A3 unter hypotoner Stimulation verstärkt mit der Plasmamembran assoziiert vorliegt. Diese verstärkte Membranassoziation des SLC5A3-Proteins deutet damit auf einen schwellungsinduzierten exozytotischen Einbau des Transporters hin.
Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen damit erstmals, dass SLC-Transporter wie SLC5A3, SLC6A6 und vermutlich andere Vertreter der SLC-Superfamilie potentiell am Mechanismus der hypotonen Volumenregulation beteiligt sind. Da SLC-Transporter als wichtige Transportsysteme für Therapeutika angesehen werden und die Mechanismen der Volumenregulation bereits in zahlreichen biotechnologischen Anwendungen implementiert sind, könnte der hier aufgedeckte Zusammenhang einen Erkenntnisgewinn für zahlreiche biomedizinische Forschungsgebiete darstellen.
N2  - Cell volume homeostasis is critically important for the functional and structural integrity of mammalian cells. To counteract osmotically induced volume perturbations, cells possess efficient mechanisms that control the intracellular osmolyte composition. The volume regulatory mechanisms operating under hyper- and hypotonic conditions are known, respectively, as regulatory volume increase (RVI) and decrease (RVD). During both, RVI and RVD, cells adjust the cellular content of inorganic ions (most notably Na+, K+ and Cl-) and organic solutes in order to gain or lose osmotically obligated water. These mechanisms counteract osmotic cell damage and enable the adaptation of cells to a wide range of extracellular osmolarities. Despite decades of research in this field, many aspects of the mechanisms underlying RVD and RVI remain poorly understood.
In case of T lymphocytes, various cellular functions, including proliferation, migration and T cell activation are closely associated with the cell volume regulatory machinery. Among other mechanisms, all these processes are tightly linked by a network of potassium channels. The identification of this network is of great biomedical interest as it provides a key to pharmacological manipulation of the immune system. Current models of hypotonic volume regulation (RVD) in T-lymphocytes consider primarily the voltage-gated KV1.3 and the calcium-activated IKCa1 channel.
The first part of this thesis explores the potential role of two-pore domain (K2P) potassium channels in RVD in murine and human primary CD4+-T lymphocytes. Using a combined genetic and pharmacological approach, time-resolved cell volume analysis revealed an important role of the K2P channels TASK1, TASK2, TASK3 and TRESK in swelling activated K+ efflux from hypotonically swollen T cells. Based on the analysis carried out here, the voltage-gated TASK2 as well as the calcium-activated TRESK channel were found as the most important K2P channels involved in the RVD of both naïve and stimulated T cells. The importance of TASK2 and TRESK in the RVD process was comparable to that of KV1.3. In summary, the data provide first evidence that hypotonic volume regulation of murine and human CD4+-T lymphocytes relies on K2P channels. With respect to the close relationship of T-cell function and volume regulatory mechanisms K2P channels may thus be considered as potential targets for immunomodulation.
In the second and major part of this thesis, the swelling-activated transport pathways for small organic osmolytes (SOOs) were investigated. Nearly all eukaryotic cells possess a considerable reservoir of SOOs, such as polyols (e.g. sorbitol, myo-inositol), methylamines (e.g. betaine, α-glycerophosphoryl choline) and small amino acids (e.g. α-/β- alanine, proline and the derivate taurine), which are synthesized within the cells or accumulated from the extracellular medium. Since SOOs do not interfere with the integrity of macromolecules and the membrane potential, cells tolerate great cytosolic fluctuations of these solutes without negative effects on cellular structure or function. Due to these properties, small organic osmolytes are important tools for cell volume regulatory mechanisms, by which the intracellular osmolarity can be adjusted independently of electrolytes. Although the importance of SOOs for hypotonic volume regulation has been known for long time, the molecular identity of participating membrane efflux pathways is far from being clear.
Regardless of the involved transporters, swelling-activated pathways have been reported to exhibit a size selective permeability for a wide range of sugars and related compounds. To gain a deeper insight into this issue, in a first step the impact of the molecular size on the permeation of low-molecular-weight polyethylene glycols (PEG200–1500) through the plasma membrane of Jurkat cells under iso- and hypotonic conditions was analyzed. Upon moderate swelling in slightly hypotonic solutions (200 mOsm), the lymphocyte membrane was found to remain impermeable to PEG300–1500, which allowed the cells to accomplish regulatory volume decrease. RVD also occurred in strongly hypotonic solutions (100 mOsm) of PEG600–1500, whereas 100 mOsm solutions of PEG300–400 inhibited RVD. These findings suggest that extensive hypotonic swelling rendered the cell membrane highly permeable to PEG300–400, but not to PEG600–1500. Using the values of hydrodynamic radii Rh for PEGs, the observed size-selectivity of membrane permeation yielded an estimate of ∼0.74 nm for the cut-off radius of the swelling-activated pathway for organic osmolytes. This result may be of interest for many biotechnological and biomedical applications, where swelling-activated SOO-pathways are widely used for cell-loading techniques.
As a second step, an attempt was made to elucidate the molecular identity of transporters for organic osmolytes potentially involved in RVD. Since it was not clear whether RVD-related efflux of SOOs is mediated by one common or several distinct transporter(s), at first, the plasma membrane permeability profiles for two structurally dissimilar SOOs, including the amino sulfonic acid taurine and the polyol myo-inositol were analyzed. The results of the time resolved volumetric measurements clearly showed that the membrane permeability to taurine was activated upon moderate cell swelling (by ~15%) in mildly hypotonic solutions (~230 mOsm). In sharp contrast, the membrane permeability to myo-inositol was activated after a much larger swelling (~50%) in strongly hypotonic media (<150 mOsm). Moreover, the swelling-activated permittivity to taurine during RVD in 100 mOsm medium persisted for about twice as long as that for myo-inositol (taurine ~95 min, myo-inositol ~40 min). These findings clearly showed that, taurine and myo-inositol utilized separate, apparently substrate-specific pathways, which were activated at different hypotonic thresholds.
Since many members of SLC-family proteins (Solute Carrier) are known for their substrate selectivity and also for their contribution to osmoregulatory mechanisms a participation of SLCs was investigated in the context of RVD. To this end, a combination of molecular biological (semiquantitative RT-PCR) and fluorescence microscopy techniques (confocal and super-resolution microscopy) was used. The semiquantitative RT-PCR data showed a transcriptional upregulation for the SLC proteins SLC5A3 (myo-inositol transporter; SMIT) and SLC6A6 (taurine transporter TauT) in hypotonically stressed Jurkat lymphocytes, HEK293, and HepG2 cells. In all three human cell lines strongly hypotonic solutions (100 mOsm) increased the mRNA level of the genes SLC5A3 and SLC6A6 between 20-60% and 30-100%, respectively, suggesting a potential participation of SLC transporters in RVD.
In addition, confocal microscopy images clearly showed the intracellular displacement of EGFP-tagged SLC5A3 expressed in HEK293 cells following strongly hypotonic stress (100 mOsm). Within 10 min the fluorescence of EGFP was shifted from intracellular regions towards the plasma membrane. Furthermore, super-resolution microscopy by means of dSTORM revealed a considerably increased membrane association of SLC5A3 in strongly hypotonic stressed (100 mOsm) HEK293 and Jurkat cells. This finding suggests that SLC5A3 is integrated into the plasma membrane by swelling-induced exocytosis. Taken together, the results of this investigation provided first evidence that transporters such as SLC5A3, SLC6A6 and probably other SLC-proteins participate in the mechanism of hypotonic volume regulation. Due to the relevance of SLC-proteins as potential drug delivery systems the possible role of these transporters might be of great interest for many biomedical research areas.
KW  - Säugetiere
KW  - Osmoregulation
KW  - Zelle
KW  - Regulatory Volume Decrease
KW  - Transporter SLC5A3
KW  - Transporter SLC6A6
KW  - small organic osmolytes
KW  - Zwei-Poren Domänen Kaliumkanäle
KW  - two-pore domain potassium channels
KW  - Zellvolumen
KW  - Volumenregulation
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-103255
ER  - 
TY  - THES
A1  - Herber, Kristina
T1  - Auslöser und Modifikation emotionalen Essverhaltens - Feldstudien zum emotionalen Essverhalten und seiner Veränderung durch ein achtsamkeitsbasiertes Training
T1  - Antecedents and modification of emotional eating – Field studies on emotional eating and its modification through a mindfulness-based training
N2  - Emotionale Esser neigen dazu, in emotional belastenden Situationen überwiegend süße und fettreiche Nahrung häufig in Abwesenheit von Hunger zu essen, um negative Gefühle zu bewältigen. In unangenehmen emotionalen Zuständen setzen sie sich kaum mit den Emotionen auseinander und essen stattdessen. Es fällt ihnen oft schwer, ihren Emotionen, aber auch ihren Hunger- und Sättigungsgefühlen Aufmerksamkeit zu schenken und diese zu erkennen. Emotionales Essverhalten kann Betroffene davon abhalten, einen konstruktiven Umgang mit den emotionalen Belastungen zu erlernen, und kann zu Übergewicht, den mit Übergewicht einhergehenden ernährungsbedingten Erkrankungen oder gar zu Essstörungen führen. Um diese langfristigen Folgen gar nicht erst entstehen zu lassen, ist es von zentraler Bedeutung, problematischen Formen des emotionalen Essverhaltens vorzubeugen oder sie zu verändern. Die vorliegende Dissertation umfasst 3 empirische Studien, in denen anhand von standardisierten und selbst entwickelten Fragebögen sowie mithilfe der Experience-Sampling-Methode die Auslöser und die Modifikation emotionalen Essverhaltens untersucht wurden. Die Experience-Sampling-Methode basiert auf alltagsnahen, zeitlich präzisen, multiplen Messungen im Feld. In der 1. Studie wurde bei gesunden Personen die Wirkung der negativen Gefühle als Auslöser des emotionalen Essverhaltens im Alltag beobachtet. Die Befunde deuten darauf hin, dass keine bestimmten negativen Emotionen zu existieren scheinen, die einen stärkeren Einfluss auf das emotionale Essverhalten haben als andere, und dass alle negativen Gefühle nahezu gleichermaßen das Potenzial bergen, emotionales Essverhalten hervorzurufen. Diese Erkenntnis ist in die Konzeption eines Trainingsprogramms zur Veränderung des emotionalen Essverhaltens für emotionale Esser eingeflossen, das achtsamkeitsbasierte Konzepte mit verhaltenstherapeutischen Behandlungsmethoden kombiniert. Die 2. und die 3. Studie überprüften mit einem randomisierten, kontrollierten Design die Machbarkeit und die Wirksamkeit des Gruppentrainings im ambulanten und klinischen Setting. Das Training ließ sich ambulant und in einer Klinik sehr gut umsetzen und wurde von den Teilnehmern weitgehend positiv bewertet. Im Anschluss an das Training aßen emotionale Esser weniger emotional, indem sie durch die achtsame Selbstbeobachtung lernten, die Essauslöser besser zu erkennen und sie von den körperlichen Hungerempfindungen zu unterscheiden. Vielmehr fingen sie bis zu einem gewissen Grad an, achtsamer zu essen und das Essen zu genießen. Die Emotionsregulation verbesserte sich ebenfalls in vielen Aspekten. Die Trainingsteilnehmer entwickelten die Kompetenzen oder tendierten dazu, ihre Gefühle aufmerksamer wahrzunehmen, klarer zu erkennen und zu benennen, sie stärker positiv zu beeinflussen und sie leichter zu akzeptieren, wenn sie im Augenblick nicht verändert werden konnten. Somit konnten die Machbarkeit und die Wirksamkeit des entwickelten Trainingsprogramms sowohl im ambulanten Setting als auch in den bedeutendsten Aspekten im klinischen Kontext als Teil eines breiter angelegten Therapiekonzepts nachgewiesen werden. Die drei vorgelegten Arbeiten liefern einen Beitrag zum Verständnis und zur Veränderung des emotionalen Essverhaltens. Weitergehende Untersuchungen sollten die Merkmale der äußeren Situation als Risikofaktoren für das emotionale Essverhalten analysieren sowie die zeitliche Stabilität der Trainingseffekte testen, die außerhalb einer Katamnese von 3 Monaten liegt. Die Wirksamkeit des Trainingsprogramms könnte ferner gegenüber anderen Therapieverfahren und multizentrisch in unterschiedlichen Kliniken unter zahlreichen Rahmenbedingungen geprüft werden.
N2  - The first study examined using experience sampling in everyday life if different negative emotions have different effects on emotional eating. The objectives of randomized controlled trials in the 2nd and 3rd study were to investigate the feasibility and efficacy of a newly developed mindfulness-based training to modify emotional eating in an outpatient and clinical Setting.
KW  - Essgewohnheit
KW  - Achtsamkeit
KW  - Achtsamkeitsbasiertes Training
KW  - Emotionales Eßverhalten
KW  - Essverhalten
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-138799
N1  - Dieses Dokument wurde aus Urheberrechtsschutzgründen erneut veröffentlicht;
Die ursprüngliche Veröffentlichung war am 02.02.2016
ER  - 
TY  - THES
A1  - Löschberger, Anna
T1  - Biologische Referenzstrukturen und Protokolloptimierung in der hochauflösenden Fluoreszenzmikroskopie mit dSTORM
T1  - Biological model structures and optimization of protocols in super-resolution fluorescence microscopy with dSTORM
N2  - Die Lokalisationsmikroskopie ist eine neue, vielversprechende Methode der hochauflösenden Fluoreszenzmikroskopie. Sie ermöglicht detaillierte Einblicke in die Organisation und den strukturellen Aufbau von Zellen. Da die Vorbereitung der Proben und das Aufnehmen der Bilder im Vergleich zu herkömmlichen Methoden höhere Anforderungen stellt, mussten ihr Potential und ihre Zuverlässigkeit erst noch überzeugend gezeigt werden. Bis vor kurzem wurde das Auflösungsvermögen vor allem an Mikrotubuli gezeigt, deren filamentöse Struktur allerdings schon in konfokalen Bildern zu erkennen ist. Deswegen wurde in dieser Dissertation der Kernporenkomplex (NPC), dessen Struktur in der konventionellen Fluoreszenzmikroskopie nicht auflösbar ist, als Modellstruktur für die hochauflösende Fluoreszenzmikroskopie eingeführt. 

Dazu wurden Kernporenkomplexe aus Kernhüllen von Xenopus laevis Oocyten mit dSTORM (direct stochastic optical reconstruction microscopy), einer Methode der Lokalisationsmikroskopie, hochaufgelöst. Damit konnte nun erstmals die Achtfachsymmetrie dieses Proteinkomplexes lichtmikroskopisch dargestellt werden. Desweiteren konnte der Zentralkanal mit einem Durchmesser von ca. 40 nm aufgelöst werden. Die Daten eigneten sich außerdem für eine automatisierte Bildanalyse nach dem sogenannten "particle averaging" - einer aus der Elektronenmikroskopie bekannten Methode, um eine Durchschnittsstruktur zu ermitteln.

Darüber hinaus wurden Zweifach-Färbungen von NPCs benutzt, um verschiedene Ansätze für Zweifarben-Aufnahmen mit dSTORM zu testen. Neben dem mittlerweile standardmäßig benutzten, sequentiellen Ansatz mit zwei spektral getrennten Farbstoffen, wurde auch ein simultaner Ansatz mit zwei spektral überlappenden Farbstoffen erfolgreich angewandt. Auch für 3D-Messungen mit den Ansätzen Biplane und Astigmatismus eignete sich die Markierung der Kernhülle. Hier wurden jedoch A6-Zellen benutzt und die Krümmung des Zellkerns über die gefärbten Kernporen dargestellt.

dSTORM-Messungen können nicht nur an fixierten, sondern auch in lebenden Zellen durchgeführt werden. Hierzu eignen sich vor allem sehr immobile Proteine, wie H2B oder Lamin C. Anhand von SNAP-Tag- und Halo-Tag-Konstrukten konnte gezeigt werden, dass sich kommerziell erhältliche, organische Farbstoffe auch in endogener zellulärer Umgebung schalten lassen, wodurch Lebendzell-Aufnahmen mit dSTORM möglich sind.

Ein weiterer Teil dieser Arbeit befasst sich mit korrelativen Aufnahmen aus dSTORM und Rasterelektronenmikroskopie (SEM). Hierzu wurden Xenopus laevis Kernhüllen zuerst mit dSTORM hochaufgelöst und danach für die EM präpariert. Anschließend wurden zugehörige Bereiche am Rasterelektronenmikroskop aufgenommen. Mit den erhaltenen korrelativen Bildern konnte gezeigt werden, dass sich dSTORM und SEM bei geeigneten Proben durchaus kombinieren lassen. Proteine können somit spezifisch markiert und im Rahmen ihrer strukturellen Umgebung mit nahezu molekularer Auflösung dargestellt werden.

Da hochwertige Aufnahmen eine ausgereifte Probenpräparation voraussetzen, darf deren Etablierung nicht zu kurz kommen. Unter dieser Prämisse wurde ein optimiertes Markierungsprotokoll mit dem Namen ClickOx entwickelt. Mit ClickOx bleibt bei der kupferkatalysierten Azid-Alkin-Cycloaddition die Feinstruktur von Aktinfilamenten, sowie die Fluoreszenz fluoreszierender Proteine, deutlich sichtbar erhalten. Während bei den klassischen Click-Protokollen auf Grund der Entstehung von reaktiven Sauerstoff-Spezies (ROS) feine zelluläre Strukturen, wie Aktinfilamente, angegriffen oder zerstört werden, schützt das neue Protokoll mit enzymatischem Sauerstoffentzug Proteine und somit Strukturen vor Reaktionen mit ROS. Das unterstreicht, wie wichtig es ist auch sogenannte "etablierte" Protokolle weiterzuentwickeln, denn bestimmte Nebeneffekte in Präparationen werden unter Umständen erstmals in der Hochauflösung sichtbar. 

Ein weiterer Aspekt war die Untersuchung des Einflusses von D1 auf die Chromatinorganisation. Mit verschiedenen mikroskopischen Methoden konnten Hinweise auf eine mögliche DNA-Cross-Linking-Fähigkeit dieses Proteins gesammelt werden. Hier wurde die Einzelmolekülinformation der dSTORM-Filme genutzt, um unterschiedliche Grade von DNA- bzw. Chromatin-Akkumulation zu vergleichen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass wildtypisches D1 DNA vernetzen kann. Dies erfolgt über die sogenannten AT-Haken-Motive. Sobald diese alle durch Mutation funktionsunfähig gemacht werden - wie bei der verwendeten R10xG-Mutante - lässt sich keine Akkumulation der DNA mehr beobachten. Neben der Chromatinaggregation durch D1-Expression konnte in FRAP-Experimenten gezeigt werden, dass nur die "echten" AT-Haken eine hohe Affinität zum Chromatin aufweisen, die sogenannten "potentiellen" hingegen nicht.
N2  - Localization microscopy is a new and promising imaging technique, which provides detailed insights into cellular organization and structural composition of cells with high spatial resolution. Due to the challenging preparation of samples and demanding imaging procedure, its potential and reliability had to be proven. Until recently the resolution has been shown mainly on microtubules, whose structure is already visible in confocal images. This thesis introduced the nuclear pore complex (NPC) as a more demanding model structure for super-resolution fluorescence microscopy as the structure of NPCs can not be resolved with conventional fluorescence microscopy.

For this purpose nuclear envelopes of Xenopus laevis oocytes were highly resolved with dSTORM (direct stochastic optical reconstruction microscopy). With this localization microscopy method it was further possible to resolve the eightfold symmetry of nuclear pore complexes with light microscopy for the first time. In addition the central channel could be resolved with a diameter of about 40 nm. Furthermore, the localizations were used for single particle averaging, a well known image analysis method from electron microscopy, to calculate an average structure.

Double staining of NPCs was used to check the potential of two-color imaging with dSTORM. 
Beside the common way of sequential imaging with two clearly spectrally separated dyes, a spectral demixing approach with spectrally overlapping dyes was applied. 
Labeling the nuclear envelope was also suitable for 3D measurements using two different approaches, i.e. biplane and astigmatism. In this case, labeled NPCs of Xenopus laevis A6-cells were used to illustrate the bending of the nucleus.

dSTORM can be applied not only in fixed but also in living cells. Immobile proteins such as H2B or lamin C are especially suitable for this approach. Using fusion proteins with SNAP-Tag or Halo-Tag, it was shown that photoswitching of commercially available organic dyes is possible in an endogenous cellular environment and thus enabeling dSTORM in living cells.

Another aspect of this work covers correlative microscopy  using dSTORM and scanning electron microscopy (SEM). Therefor nuclear envelopes of Xenopus laevis were first imaged with dSTORM and then prepared for SEM. After that, corresponding areas were imaged with SEM. The resulting correlative images showed clearly that - assuming one has appropriate samples - dSTORM and SEM can be fairly combined. This way specifically labeled proteins can be imaged with nearly molecular resolution in the context of their structural environment.

Since the quality of localization microscopy strongly depends on sample preparation, ongoing developments of labeling protocols are required. On this premise an optimized labeling protocol called ClickOx was developed. ClickOx clearly preserves the fine structure of actin filaments and the fluorescence of fluorescent proteins when using copper-catalyzed azide-alkine-cycloaddition. Whereas fine cellular structures such as actin filaments are affected by reactive oxygen species (ROS) under standard clicking procedures, the new protocol, which contains an enzymatic oxygen scavenger, protects proteins and thus cellular structures from reactions with ROS. This demonstrates the importance of further developing even so called "well established" protocols, because some side effects may appear only in super-resolution.

Another aspect adressed the influence of D1 on chromatin organization. Hints for a possible DNA cross-linking ability of D1 were collected using different microscopic approaches. The single-molecule information of dSTORM measurements was used to analyse chromatin aggregation induced by D1 expression. The results indicate that wildtype D1 can cross-link DNA with its AT-hooks. Consequently the loss-of-function mutant R10xG is unable to aggregate chromatin. Furthermore FRAP experiments were performed to demonstrate that only "true" AT-hooks in D1 have a strong affinity to chromatin, but not the so called "potential" AT-hooks.
KW  - Fluoreszenzmikroskopie
KW  - Chromatin
KW  - Kernporen-Komplex
KW  - Click-Chemie
KW  - Korrelative Mikroskopie
KW  - Lokalisationsmikroskopie
KW  - dSTORM
KW  - super-resolution
KW  - Hochauflösung
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-102630
ER  - 
TY  - THES
A1  - Seifried, Annegrit
T1  - Mechanistic insights  into specificity determinants and catalytic properties  of the haloacid dehalogenase-type phosphatase AUM
T1  - Aufklärung von Determinanten der Spezifität und der katalytischen Eigenschaften der Haloazid Dehalogenase-Typ Phosphatase AUM
N2  - Mammalian haloacid dehalogenase (HAD)-type phosphatases are an emerging family of enzymes with important functions in physiology and disease. HAD phosphatases can target diverse metabolites, lipids, DNA, and serine/threonine or tyrosine phosphorylated proteins with often high specificity (Seifried et al., 2013). These enzymes thus markedly enlarge the repertoire and substrate spectrum of mammalian phosphatases. However, the basis of HAD phosphatase substrate specificity is still elusive and a number of mammalian HAD phosphatases remain uncharacterized to date. This study characterizes the biochemical and structural properties of AUM (aspartate-based, ubiquitous, Mg2+-dependent phosphatase), a previously unexplored mammalian HAD phosphatase. 
In vitro phosphatase assays of purified, recombinant AUM showed phosphatase activity towards para-nitrophenyl phosphate and adenine and guanine nucleotide di- and triphosphates. Inhibitor studies indicated that similar to other HAD superfamily members, the AUM-catalyzed dephosphorylation reaction proceeds via a pentacovalent phosphoaspartate intermediate. In line with an aspartate-based catalytic mechanism, AUM was insensitive to inhibitors of serine/threonine phosphatases. The characterization of the purified recombinant murine enzyme also revealed that AUM exists in equilibrium between dimers and tetramers.
AUM was identified as the closest, yet functionally distinct relative of chronophin, a pyridoxal 5’-phosphate and serine/threonine-directed phosphatase. Phylogenetic analyses showed that AUM and chronophin evolved via duplication of an ancestral gene at the origin of the vertebrates. In contrast to chronophin, AUM acts as a tyrosine-specific HAD-type phosphatase in vitro and in cells. To elucidate how AUM and chronophin achieve these distinct substrate preferences, comparative evolutionary analyses, biochemical approaches and structural analyses were combined. Swapping experiments of less homologous regions between AUM and chronophin were performed. The mutational analysis revealed residues important for AUM catalysis and specificity. A single differently conserved residue in the cap domain of AUM or chronophin is crucial for phosphatase specificity (AUML204, chronophinH182). The X-ray crystal structure of the AUM cap fused to the catalytic core of chronophin (CAC, PDB: 4BKM) was solved to 2.65 Å resolution. It presents the first crystal structure of the murine AUM capping domain. The detailed view of the catalytic clefts of AUM and chronophin reveals the structural basis of the divergent substrate specificities. These presented findings provide insights into the design principles of capped HAD phosphatases and show that their substrate specificity can be encoded by a small number of predictable residues. In addition, the catalytic properties of AUM were investigated, identifying a mechanism of reversible oxidation regulating the activity of AUM in vitro. AUM phosphatase activity is inhibited by oxidation and can be recovered by reduction. The underlying molecular mechanism was revealed by mutational analyses. The cysteines C35, C104 and C243, located in the AUM core domain, are responsible for the inhibition of AUM by oxidation. C293 mediates the redox-dependent tetramerization of AUM in vitro. Based on the chronophin and CAC structure, a direct impact of the oxidation of C35 on the nucleophile D34 is proposed. In addition, a redox-dependent disulfide bridge (C104, C243), connecting the core and cap domain of AUM may be important for an open/close-mechanism. This hypothesis is supported by CD spectroscopy experiments that demonstrate a structural change in AUM upon reduction. These data present the first evidence for the regulation of AUM catalysis by reversible oxidation. This finding is so far unique in the field of HAD phosphatases.
In this context, the first cell-based AUM activity assay was developed. For this, the artificial substrate pNPP was combined with the reducing agent DTT to create a specific AUM activity readout. This fractionation-based assay is the first tool to differentiate between cell lines or tissues with different AUM concentrations or activities.
Taken together, the presented biochemical characterization reveals the specificity determinants and catalytic properties of AUM. General insights into structural determinants of mammalian HAD phosphatase substrate recognition are provided and reversible oxidation as possible regulatory mechanism for AUM is proposed. These findings constitute a framework for further functional analyses to elucidate the biomedical importance of AUM.
N2  - Enzyme der Klasse der Haloazid Dehalogenase (HAD)-Typ Phosphatasen in Säugern sind an einer Vielzahl biologischer Prozesse mit unmittelbarer Relevanz für Erkrankungen beteiligt. Ihre Funktionen sind jedoch nach wie vor nur rudimentär verstanden. Es ist bekannt, das HAD Phosphatasen, unterschiedliche Metabolite, Lipide und DNA, sowie an Serin/Threonin- oder Tyrosinresten phosphorylierte Proteine spezifisch dephosphorylieren (Seifried et al., 2013). Der Mechanismus dieser Substratspezifität ist bislang weitgehend unerforscht und einige HAD Phosphatasen in Säugern sind nach wie vor nicht charakterisiert. Diese Arbeit beschreibt die biochemischen und strukturellen Eigenschaften von AUM (Aspartat-basierte, ubiquitäre, Mg2+-abhängige Phosphatase), eine der bisher uncharakterisierten HAD Phosphatasen.
In vitro Phosphatase-Assays mit gereinigtem, rekombinantem AUM zeigten, dass AUM kleinmolekulare Substrate wie z. B das artifizielle Substrat para-Nitrophenylphosphat und Adenin- und Guaninnukleotid Di- und Triphosphate dephosphorylieren kann. Inhibitorstudien bestätigten den Asparat-basierten Mechanismus der Katalyse für AUM. Des Weiteren zeigte die Charakterisierung des gereinigten rekombinanten murinen Enzyms, dass AUM in Lösung in einem dynamischen Verhältnis von Dimeren und Tetrameren vorliegt.
AUM wurde als nächster Verwandter der Pyridoxal 5`-Phosphat und Serin/Threonin-gerichteten Phosphatase Chronophin identifiziert. Phylogenetische Analysen zeigten, dass AUM und Chronophin durch Duplikation eines gemeinsamen Vorläufergens zu Beginn der Vertebraten-Evolution entstanden sind. Beide Enzyme sind jedoch funktionell unterschiedlich; im Unterschied zu Chronophin zeigt AUM in Zellen und in vitro eine Tyrosin-gerichtete Phosphatase-Aktivität. 
Um die Basis der unterschiedlichen Substratpräferenz von AUM und Chronophin aufzuklären, wurden in der vorliegenden Arbeit evolutionsbiologische Analysen, biochemische Versuche und Strukturanalysen kombiniert. Durch den Austausch von Regionen geringer Homologie in AUM und Chronophin und die Bestimmung der Substratpräferenz der so generierten Mutanten wurden Reste identifiziert die für die Katalyse und Spezifität von AUM ausschlaggebend sind. So ist ein unterschiedlich konservierter Rest in der Cap-Domäne von AUM oder Chronophin (AUML204, ChronophinH182) entscheidend für die Spezifität der Phosphatasen. Die Struktur des CAC-Fusionsproteins (Cap-Domäne von AUM fusioniert mit der Core-Domäne von Chronophin) wurde röntgenstrukturanalytisch charakterisiert. Die gelöste CAC Struktur (2.65 Å, PDB: 4BKM) stellt die erste Struktur einer murinen AUM Cap-Domäne dar. Die Detailansicht der katalytischen Zentren von AUM und Chronophin zeigt den molekularen Aufbau der Substratspezifität der beiden Phosphatasen. Diese Daten geben Einblicke in den prinzipiellen Aufbau von HAD Phosphatasen mit Cap-Domäne und belegen, dass die Substratspezifität durch eine kleine Anzahl an vorhersagbaren Resten definiert werden kann.
Zusätzlich wurden die katalytischen Eigenschaften von AUM untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass die AUM-Aktivität in vitro durch reversible Oxidation reguliert wird. Die Phosphataseaktivität wird durch Oxidation inhibiert und kann durch Reduktion wiederhergestellt bzw. gesteigert werden. Der zugrunde liegende molekulare Mechanismus wurde mittels Mutationsanalysen aufgeklärt. Die Cysteine C35, C104 und C243 sind für die durch Oxidation ausgelöste Inhibition von AUM verantwortlich. Die identifizierten Reste sind an, für die Katalyse wichtigen Positionen, der AUM Core-Domäne lokalisiert. Abgeleitet aus der Chronophin und CAC Struktur hat die Oxidation von C35 möglicherweise Einfluss auf die Eigenschaften des Nukleophils D34 und trägt so zur Inhibition der Phosphatasefunktion von AUM bei. Zusätzlich könnte eine Disulfidbrücke (C104, C243), welche die AUM Cap- und Core-Domäne verknüpft; für einen Redox-abhängingen open/close-Mechanismus des Enzyms verantwortlich sein. Diese Hypothese wird durch CD-spektroskopische Analysen gestützt mit welchen eine strukturelle Veränderung von AUM unter reduzierenden Bedingungen nachgewiesen wurde. Eine Redox-vermittelte Modulation der AUM Struktur könnte so zur Inhibition beitragen. Diese Daten sind ein erster Hinweis auf eine mögliche Regulation von AUM durch reversible Oxidation. Bis jetzt ist diese Beobachtung für HAD Phosphatasen einzigartig.
In diesem Zusammenhang wurde auch der erste zellbasierte AUM-Aktivitäts-Assay entwickelt. Durch die Kombination des artifiziellen Substrats pNPP und des Reduktionsmittels DTT konnte spezifisch AUM Phosphatase-Aktivität in diversen Zelllysaten gemessen werden. Dieser Assay, basierend auf der säulenchromatografischen Fraktionierung von Zell- oder Gewebelysaten, macht es nun möglich, Zelllinien oder Gewebe mit unterschiedlichen AUM Konzentrationen oder mit unterschiedlichen AUM-Aktivitäten zu differenzieren.
Die Substratspezifität von Enzymen sowie die Modulation von zellulären Prozessen durch Oxidation sind wichtige Bestandteile der Signaltransduktion. Durch die vorliegende biochemische Charakterisierung konnten die Determinanten der Spezifität und der katalytischen Eigenschaften der HAD-Typ Phosphatase AUM aufgeklärt werden. Des Weiteren wurde die reversible Oxidation von AUM als möglicher Mechanismus zur Regulation der Enzymaktivität identifiziert. Die präsentierten Daten können als Grundlage für zukünftige Arbeiten zur Aufklärung einer biomedizinischen Relevanz der Phosphatase AUM dienen.
KW  - Proteintyrosinphosphatase
KW  - phosphatase
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-101009
ER  - 
TY  - THES
A1  - Sahraizadeh, Heidar
T1  - Das Leben mit PEG-Sonde : Probleme, Zufriedenheit der Betroffenen, Auswirkungen auf die Lebensqualität - Ergebnisse einer prospektiven Studie
T1  - Living with PEG tube: problems, satisfaction of concerned people, effect on quality of life -
Results of a prospective study
N2  - In der vorliegenden Studie wurden 220 Patientinnen und Patienten prospektiv 1 Jahr lang nach der Anlage einer PEG-Sonde verfolgt.  Die Studie sollte der Frage nachgehen, welche Patienten bzw. welche Indikationsgruppen in welchem Umfang von einer PEG-Anlage kurz- oder langfristig profitieren. 
Außerdem wurde die  Zufriedenheit der Patienten, ihrer Angehörigen, Betreuer und Hausärzte sowie auf den Einfluss einer PEG-Anlage und der Sondenernährung auf die Lebensqualität der Betroffenen untersucht. Die Befragung wurde über strukturierte Telefoninterviews nach 7 Tagen, 4 Wochen und dann im Abstand von jeweils 3 Monaten bis abschließend ein Jahr nach Sondenanlage durchgeführt.
Die Gesamtheit der Patienten setzte sich zu 41% aus Frauen und 59% aus Männern zusammen. Das Durchschnittsalter lag bei 72 Jahren, die Altersspanne bewegte sich zwischen 39 und 97 Jahren. 
Es zeigte sich eine außergewöhnlich hohe Zufriedenheit aller Befragten mit der PEG-Sonde und deren Auswirkung auf die Lebensqualität. 95,7% der befragten Patienten beurteilten ihre Zufriedenheit mit der PEG als sehr gut oder gut. Der Grad der Zufriedenheit war auch bei den Angehörigen, Pflegekräften und Ärzten sehr hoch: 94%, 95,2% und 92% bewerteten die PEG mit sehr gut/ gut. Die wenigen negativen Beurteilungen basierten im Wesentlichen auf Komplikationen, die in Verbindung mit der Sondenernährung auftraten, und auf dem Hinterfragen der Notwendigkeit der PEG-Anlagen. Unterschiede zwischen den einzelnen Indikationsgruppen gaben die Befragten mit einer Ausnahme nicht an. Während Angehörige und Pflegekräfte ihre hohe Zustimmung zur PEG auch bei den Demenzkranken zum Ausdruck brachten (100%, bzw. 95% sehr gute/gute Bewertung), lassen die Hausärzte in dieser Indikation gewisse Vorbehalte erkennen. 9,1% vergaben die Noten mangelhaft/ungenügend und weitere 13,6% die Bewertung befriedigend/ausreichend. Sie begründen ihre Kritik mit ethischen und medizinischen Überlegungen.

Zusammenfassend bestätigt sich die PEG in dieser prospektiven Studie als sichere  und effektive Maßnahme zur enteralen Ernährung. Die Indikationsstellung darf nicht nur den Erhalt oder die Steigerung des Körpergewichtes berücksichtigen, sondern sollte  auch die Aspekte wie Komorbiditäten,  Prognose und nicht zuletzt Allgemeinzustand und Lebensqualität der Patienten beachten. Nach einer PEG-Anlage ist die allgemeine Zufriedenheit bei Patienten Angehörigen, Pflegekräften und Ärzten fast ausnahmslos sehr hoch.
N2  - Summary
In the present study, 220 patients were prospectively followed for 1 year after implantation of a PEG tube. The study aimed to investigate which patients or which groups of indications to what extent of a PEG placement short or long-term benefit.
In addition, the satisfaction of patients, their relatives, carers and GPs and was examined for the influence of PEG placement and tube feeding on the quality of life of those affected. The survey was conducted through structured telephone interviews after 7 days, 4 weeks and then once every 3 months until finally one year after the PEG placement.
The totality of the patient included 41% women and 59% men. The average age was 72 years, the age span moved 39-97 years.
There was an exceptionally high level of satisfaction of respondents with the PEG tube and their effect on the quality of life. 95.7% of patients surveyed rated their satisfaction with the PEG as very good or good. The degree of satisfaction was very high even with the relatives, nurses and doctors: 94%, 95.2% and 92% rated the PEG with very good / good. The few negative assessments based substantially on complications occurring in connection with the tube feeding, and on the questioning of the need for PEG-systems. Differences between the indication groups gave the respondents except one not to. While relatives and carers their high approval for PEG even in people with dementia to express applied (100%, or 95% excellent / good rating), the GPs reveal certain reservations in this indication. 9.1% gave the marks deficient / insufficient and further 13.6% rating the satisfactory / sufficient. They base their criticism with ethical and medical considerations.

In summary, the PEG confirmed in this prospective study as a safe and effective measure for enteral nutrition. The indication must be considered not only to maintain or increase in body weight, but should also refer to the aspects such as comorbidities, prognosis, and not least general condition and quality of life of patients. After a PEG placement the satisfaction in relatives of Patients, in nurses and doctors is almost invariably very high.
KW  - Enterale Ernährung
KW  - PEG
KW  - Mangelernährung
KW  - tube nutrition
KW  - Zufriedenheit mit PEG
KW  - PEG-Anlage
KW  - percutaneus endoscopic gastrostomy
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-137286
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Lange (geb. Hilt), Lydia
T1  - Dominus contulit splendorem (Idt 10,4) : das Motiv der Schönheit im Buch Iudith
N2  - The use of the motif of beauty in the Vulgate on the one hand and in LXX/HS 151 on the other hand reveals a conspicuous difference. While Judith just makes herself beautiful (Jdt 10,2-4 LXX/ Hs 151) and her original God-given beauty is a precondition (Jdt 8,7), in the Vulgate it is God who gives her beauty. So beauty is not an inherent part of Iudith's characterization anymore, to be seen in line with integrity and blessing by God as it was the case for the LXX and Hs 151. In the Vulgate beauty loses its significance, because Iudith is only given beauty in order to awake the hostile general Holofernis' desire, so that he will fall. While Holofernis is going to succumb to his evil desire, Iudith sets herself morally apart because of the contrary, her chastity, and because of that she is not initially characterized as beautiful, but as decent (elegans, Jdt 8,7). In Idt 10,4 virtue rather than desire is assigned to her. Because of her chaste way of life God predestines Iudith for the salvation, and this is what he makes her beautiful for. Therefore chastity is a central and specific virtue in the Iudith story in Vg. Iudith represents everything that Jerome describes as a Godfearing life, and therefore she is rewarded by God. Tue variants in Idt 8,7 and Idt 10,4 in comparison to the other text versions show St. Jerome's typical profile of the Iudith story and aim at this message.
N2  - Die Verwendung des Motivs der Schönheit in Vg einerseits und in LXX/ Hs 151 andererseits zeigt eine auffällige Differenz. Während Judit sich in Jdt 10,2-4 LXX / Hs 151 nur schön macht und ursprünglich bereits als Gott gegebene Voraussetzung schön war (Jdt 8,7), lässt Idt 10,4 Vg sie durch das Handeln Gottes erst schön werden.
Schönheit ist damit in der Vg nicht mehr länger fester Bestandteil der Figurencharakterisierung Iudiths und auf einer Linie mit innerer Rechtschaffenheit und göttlichem Segen zu sehen, wie es noch für LXX und Hs 151 galt. In der Vg verliert die Schönheit vielmehr an Bedeutung, denn Iudith erhält sie einzig und allein, um die Begierde des feindlichen Feldherrn zu wecken, damit dieser dadurch zu Fall kommt. Während Holofernis seiner negativ bewerteten Begierde unterliegen wird, ist es Iudith, die sich durch das Gegenteil, durch ihre „Keuschheit" (castitas), moralisch abhebt und darum zunächst nicht als schön, sondern als „anständig" (elegans) charakterisiert wird (Idt 8,7). In Idt 10,4 wird ihr dann die Tugend (virtus) statt der „Begierde" (libido) zugeordnet. Aufgrund ihrer keuschen Lebensweise wird Iudith von Gott zur rettenden Tat bestimmt, der sie zur Verwirklichung derselben schön macht. Die Keuschheit ist es, die den Leserinnen und Lesern, wie in der praefatio beschrieben, als nachahmungswürdiges Vorbild dienen soll.
Iudith verkörpert damit all das, was in den hieronymianischen Schriften vielfach als rechtes Leben vor Gott beschrieben ist und wird dafür von Gott belohnt. Die Abänderungen in Idt 8 7 und Idt 10 ,4 im Vergleich zu den anderen Textfassungen zeigen das hieronymianische Profil der Iudith-Erzählung und zielen auf diese Botschaft hin.
KW  - Bibel. Judit
KW  - Schönheit
KW  - Septuaginta
KW  - Vulgata
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-137652
ER  - 
TY  - THES
A1  - Volkmann, Maximillian Ruben
T1  - Mittelfristige Ergebnisse des minimal-invasiven anterioren Zugangs im Vergleich mit dem lateralen Zugang zur Implantation von primären Hüfttotalendoprothesen
T1  - Mid-term results of the minimally invasive anterior approach compared tot he lateral approach for primary hip total arthroplasty
N2  - In einer ständig älter werdenden Bevölkerung, in der auch die Senioren einen unverändert hohen Anspruch an ihre Lebensqualität aufrechterhalten, kommt dem Ersatz verschlissener Gelenke und hier besonders der Hüftendoprothetik eine ständig wachsende Bedeutung zu. Ausgehend von den Erfolgen der minimal-invasiven Chirurgie in anderen chirurgischen Disziplinen entwickelte sich dieser Zweig seit Beginn des Jahrtausendes auch in der Hüftchirurgie: 2005 stellte Rachbauer eine minimal-invasive Variante des seit 1887 bekannten anterioren Zugangs zur Hüfttotalendoprothesenimplantation vor. Zum kurzfristigen postoperativen Intervall existieren bereits zahlreiche Studien. Hier zeigt der anteriore Zugang entscheidende Vorteile im Vergleich zu anderen Zugängen. Hervorzuheben sind ein geringeres postoperatives Schmerzausmaß, eine kürzere stationäre Liegedauer und eine schnellere Rehabiliation. Ein gravierender Nachteil des anterioren Zugangs besteht darin, dass er aufgrund des schmalen Operationskanals eine hohe Qualifikation des Operateurs erfordert und mit einer anfänglich erhöhten Komplikationsrate vergesellschaftet sein kann.
Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Resultate des minimal-invasiven anterioren Zugangs in einem mittelfristigen postoperativen Intervall mit den Resultaten des lateralen Zugangs, den man als eine weithin etablierte konventionelle Methode betrachten kann, zu vergleichen. Untersucht wurden 85 über einen minimal-invasiven anterioren Zugang implantierte primäre Hüfttotalendoprothesen nach durchschnittlich 3,7 Jahren post operationem, denen 86 Fälle mit einem lateralen Zugang nach durchschnittlich 5,5 Jahren entgegengestellt wurden. Beide Gruppen unterschieden sich nicht signifikant in Alter und Geschlechterverteilung. Der signifikante Unterschied der Nachuntersuchungsintervalle ist ohne Relevanz, da sich sich beide Gruppen in einer komplikationsarmen postoperativen Phase befinden, die in etwa vom 2. bis zum 10. Postoperativen Jahr geht. 
Die Gruppen wurden in Funktion (HHS), Aktivität (UCLA activity score), Schmerzen (abgeleitet aus dem HHS), Komplikationsraten und Gesundheitsempfinden (SF-36) miteinander verglichen. 
Die vorliegende Arbeit kam zu den folgenden Ergebnissen über den mittelfristigen Zeitraum: Die Unterschiede in der Funktion waren marginal, die HHS-Durchschnittswerte in beiden Gruppen waren exzellent und nicht signifikant unterschiedlich. Ebenso zeigten beide Gruppen gleichwertige Ergebnisse im subjektiven Gesundheitsempfinden (SF-36). Ein weiteres wichtiges Erfolgskriterium war die Frage nach der durch die Operation erreichten Aktivität. Hier fand sich eine Diskrepanz zwischen UCLA und TWB. Der UCLA ist zur Aktivitätsmessung weit verbreitet. Im UCLA zeigten sich die Patienten der lateralen Gruppe aktiver. Der TWB ergab gleiche Aktivität in beiden Gruppen. Nach dem eingehenden Vergleich beider Fragebögen, kamen wir in dieser Arbeit jedoch zu der Auffassung, dass der UCLA zwar als ein schnell erhebbarer Test für den klinischen Alltag praktisch ist, der wesentlich aufwendigere TWB aber zuverlässigere Ergebnisse liefert. 
Die Komplikationsraten waren in beiden Gruppen gering. Die Wahrscheinlichkeit, eine der erfassten Komplikationen zu erleiden, betrug 10,7% für den minimal-invasiven und 10,5% für den klassischen Zugang. Um aber nicht nur die Quantität, sondern auch die Qualität der aufgetretenen Komplikationen erfassen zu können, wurde in dieser Arbeit der Komplikationsindex eingeführt, der die registrierten Komplikationen in Gruppen verschiedener Schweregrade unterteilt. Eine schwere Komplikation floss mit 10 Punkten,  eine mittlere mit 5 und eine leichte Komplikation mit einem Punkt in den Komplikationsindex ein. Der anteriore Zugang zeigte so mit insgesamt 26 Punkten einen deutlich geringeren Komplikationsindex als der laterale mit insgesamt 60 Punkten. Dem entsprach eine Reoperationsrate von 1,2% unter den anterioren Patienten im Vergleich zu 3,3% bei den lateralen. Die Schaft- und die Pfannenüberlebensrate lag in beiden Gruppen bei 100%.
Zusammenfassend zeigt die vorliegende Arbeit, dass der anteriore Zugang viele Vorteile gegenüber dem lateralen Zugang aufweist. Die entscheidenden Unterschiede finden sich im kurzfristigen postoperativen Zeitraum. Zu einem mittelfristigen Zeitpunkt erzielen beide Zugänge gleichwertige Ergebnisse. 
Welche langfristigen Resultate das noch relativ junge Verfahren des minimal-invasiven anterioren Zugangs hervorbringen wird, muss durch künftige prospektiv randomisierte Studien großer Fallzahlen belegt werden.
N2  - In an aging society in which senior citizens expect to maintain a high quality of living the replacement of arthrotic joints and especially hip arthroplasty becomes more and more important. Influenced by the success in other surgical disciplines minimally invasive methods have been developing in hip surgery since the turn of the millennium.
This dissertation aimed to compare the results of the minimally-invasive approach as introduced by Rachbauer in 2005 to the lateral approach described by Bauer. We compared 86 total hip implants 3,7 years after implantation via an anterior approach to 86 implants 5,5 years after implantation via a lateral approach. Both groups were similar in mean age and distribution of the sexes. The lengths of the postoperative intervals were significantly different, nevertheless both groups were in a postoperative phase that shows little complication rates and ranges from the second until the tenth postoperative year. The difference was therefore regarded as irrelevant.
Both groups were surveyed in function (HHS), activity (UCLA activity score, TWB), pain (derived from HHS), complication rates and individual health perception (SF-36). Existing studies have shown good short term postoperative results for the anterior approach in comparision to classical approaches. Ist main advantages are lower postoperative pain, shorter length of stationary stay and shorter duration of rehabilitation. A major disadvantage oft he anterior approach is the requirement of a high skill set by the surgeon that can be linked to an initially higher probability of complications. 
This clinical trial found the following midterm results: 
There was no difference in Function and health perception between the groups. Both groups had excellent results in the HHS and similar results in the SF-36.
The activity displayed by the UCLA activity score was significantly higher in the lateral group. On the contrary the TWB showed the same amount of steps in both groups. Facing this discrepancy we examined the two questionnaires and concluded that the UCLA activity score is a quickly assessable and therefore clinically easily usable questionnaire. The TWB on the other hand is considerably more difficult to assess and is very time consuming. However it is a better measurement to mirror a patient´s activity than the UCLA. Therefore we considered both groups as equal in activity.
The overall complication rate was the same in both groups: 10,5% in the lateral and 10,7% in the anterior group. However there was a difference in the severity of the registered complications. In order to take in account both quantity as well as quality, we divided the registered complications into three complication groups: serious, medium and light. The complication index was then calculated by awarding 10 points to a serious, 5 to a medium and 1 point to a light complication. In this system the anterior groups gathered 26 points, whereas the lateral group had a considerably higher complication index of 60. 
The reoperation rate was 1,2% in the anterior group as compared to 3,3% in the lateral. The survival rate of the femoral and the acetabular components in both groups was 100%.
In conclusion this clinical trial showed great advantages of the anterior approach when compared to the lateral. The deciding differences are found in the short term postoperative interval. The midterm results are similar for both approaches. 
It is yet to be shown what the long term results of the relatively young method of the minimally-invasive anterior approach will be. Randomised prospective clinical  trials of large case numbers will have to be conducted.
KW  - Koxarthrose
KW  - Hüftgelenksprothese
KW  - Minimal-invasive Chirurgie
KW  - anteriorer Zugang
KW  - lateraler Zugang
KW  - mittelfristige Ergebnisse
KW  - Hüft-TEP-Implantation
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-136763
ER  - 
TY  - THES
A1  - Ullrich, Melanie
T1  - Identification of SPRED2 as a Novel Regulator of Hypothalamic-Pituitary-Adrenal Axis Activity and of Body Homeostasis
T1  - SPRED2 - Ein neuer Regulator der Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenrindenachse und der Hormonbalance
N2  - SPRED proteins are inhibitors of the Ras/ERK/MAPK signaling pathway, an evolutionary highly conserved and very widespread signaling cascade regulating cell proliferation, differentiation, and growth. To elucidate physiological consequences of SPRED2 deficiency, SPRED2 KO mice were generated by a gene trap approach. An initial phenotypical characterization of KO mice aged up to five months identified SPRED2 as a regulator of chondrocyte differentiation and bone growth. Here, the loss of SPRED2 leads to an augmented FGFR-dependent ERK activity, which in turn causes hypochondroplasia-like dwarfism. However, long term observations of older KO mice revealed a generally bad state of health and manifold further symptoms, including excessive grooming associated with severe self-inflicted wounds, an abnormally high water uptake, clear morphological signs of kidney deterioration, and a reduced survival due to sudden death. Based on these observations, the aim of this study was to discover an elicitor of this complex and versatile phenotype.
The observed kidney degeneration in our SPRED2 KO mice was ascribed to hydronephrosis characterized by severe kidney atrophy and apoptosis of renal tubular cells. Kidney damage prompted us to analyze drinking behavior and routine serum parameters. Despite polydipsia, which was characterized by a nearly doubled daily water uptake, the significantly elevated Na+ and Cl- levels and the resulting serum hyperosmolality could not be compensated in SPRED2 KOs. Since salt and water balance is primarily under hormonal control of aldosterone and AVP, we analyzed both hormone levels. While serum AVP was similar in WTs and KOs, even after experimental water deprivation and an extreme loss of body fluid, serum aldosterone was doubled in SPRED2 KO mice. Systematic investigation of contributing upstream hormone axes demonstrated that hyperaldosteronism developed independently of an overactivated Renin-Angiotensin system as indicated by halved serum Ang II levels in KO mice. However, aldosterone synthase expression in the adrenal gland was substantially augmented. Serum corticosterone, which is like aldosterone released from the adrenal cortex, was more than doubled in SPRED2 KOs, too. Similar to corticosterone, the production of aldosterone is at least in part under control of pituitary ACTH, which is further regulated by upstream hypothalamic CRH release. In fact, stress hormone secretion from this complete hypothalamic-pituitary-adrenal axis was upregulated because serum ACTH, the mid acting pituitary hormone, and hypothalamic CRH, the upstream hormonal inductor of HPA axis activity, were also elevated by 30% in SPRED2 KO mice. This was accompanied by an upregulated ERK activity in paraventricular nucleus-containing hypothalamic brain regions and by augmented hypothalamic CRH mRNA levels in our SPRED2 KO mice. In vitro studies using the hypothalamic cell line mHypoE-44 further demonstrated that both SPRED1 and SPRED2 were able to downregulate CRH promoter activity, CRH secretion, and Ets factor-dependent CRH transcription. This was in line with the presence of various Ets factor binding sites in the CRH promoter region, especially for Ets1.
Thus, this study shows for the first time that SPRED2-dependent inhibition of Ras/ERK/MAPK signaling by suppression of ERK activity leads to a downregulation of Ets1 factor-dependent transcription, which further results in inhibition of CRH promoter activity, CRH transcription, and CRH release from the hypothalamus. The consecutive hyperactivity of the complete HPA axis in our SPRED2 KO mice reflects an elevated endogenous stress response becoming manifest by excessive grooming behavior and self-inflicted skin lesions on the one hand; on the other hand, in combination with elevated aldosterone synthase expression, this upregulated HPA hormone release explains hyperaldosteronism and the associated salt and water imbalances. Both hyperaldosteronism and polydipsia very likely contribute further to the observed kidney damage. 
Taken together, this study initially demonstrates that SPRED2 is essential for the appropriate regulation of HPA axis activity and of body homeostasis.
To further enlighten and compare consequences of SPRED2 deficiency in mice and particularly in humans, two follow-up studies investigating SPRED2 function especially in heart and brain, and a genetic screen to identify human SPRED2 loss-of-function mutations are already in progress.
N2  - SPRED-Proteine sind Inhibitoren des hochkonservierten und in allen Geweben verbreiteten Ras/ERK/MAPK-Signalwegs, welcher Proliferation, Differenzierung und das Wachstum von Zellen reguliert. Um physiologische Konsequenzen der SPRED2-Defizienz im lebenden Modellorganismus aufzuklären, haben wir SPRED2-KO-Mäuse mithilfe der „gene trap“-Methode generiert. Eine erste Studie zur phänotypischen Charakterisierung mit KO-Mäusen bis zu einem Alter von fünf Monaten identifizierte SPRED2 als Regulator der Chondrozytendifferenzierung und des Knochenwachstums. So bewirkt der Verlust der SPRED2-Proteinfunktion eine erhöhte FGFR-vermittelte ERK-Aktivität, was wiederum einen Hypochondroplasie-ähnlichen Minderwuchs verursacht. Allerdings offenbarten Langzeitbeobachtungen älterer KO-Mäuse einen im Allgemeinen sehr schlechten Gesundheitszustand und weitere facettenreiche Symptome, darunter exzessives Putzverhalten mit schweren, selbst zugefügten Wunden, einen abnorm hohen täglichen Wasserkonsum, klare morphologische Anzeichen einer Nierenschädigung und eine reduzierte Überlebenswahrscheinlichkeit durch plötzlichen Tod. Ziel dieser Studie war es, basierend auf unseren Beobachtungen, einen Auslöser für diesen komplexen und vielseitigen Phänotyp zu finden.
Die beobachtete Nierendegeneration in unseren SPRED2-KO-Mäusen war auf eine Hydronephrose zurückzuführen, welche durch schwere Atrophie des Nierengewebes und Apoptose von Nierentubuluszellen gekennzeichnet war. Aufgrund des Nierenschadens haben wir Trinkverhalten und gängige Serumparameter analysiert. Trotz der Polydipsie, die sich durch eine nahezu verdoppelte tägliche Wasseraufnahme manifestierte, konnten signifikant erhöhte Na+- und Cl--Werte und die daraus resultierende Hyperosmolalität im Serum der SPRED2-KOs nicht kompensiert werden. Weil Salz- und Wasserhaushalt zum größten Teil unter der hormonellen Kontrolle von Aldosteron und ADH stehen, haben wir beide Hormonspiegel untersucht. Während die ADH-Werte im Serum von WT- und KO-Mäusen vergleichbar waren, insbesondere nach experimentellem Wasserentzug und einem extremen Verlust von Körperflüssigkeit, waren die Serumspiegel von Aldosteron in den SPRED2-KO-Mäusen verdoppelt. Die systematische Untersuchung übergeordneter regulatorischer Hormonachsen ergab, dass sich der Hyperaldosteronismus unabhängig von einer erhöhten Aktivität des Renin-Angiotensin-Systems entwickelte, da die Serum-Ang II-Spiegel in den SPRED2-KOs etwa um die Hälfte reduziert waren. Die Expression der Aldosteronsynthase in der Nebenniere war jedoch wesentlich erhöht. Für Kortikosteron, das wie Aldosteron von der Nebennierenrinde freigesetzt wird, konnten wir ebenfalls mehr als doppelt so hohe Werte im Serum der KO-Tiere detektieren. Die Aldosteron-Produktion steht, ähnlich wie bei Kortikosteron, zumindest teilweise unter der Kontrolle des hypophysären Hormons ACTH, dessen Sekretion wiederum übergeordnet durch die Freisetzung von CRH aus dem Hypothalamus geregelt wird. Tatsächlich war die Stresshormon-Sekretion entlang dieser gesamten Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenrinden-Achse erhöht, da Serum-ACTH, das mittlere, hypophysäre Hormon, und hypothalamisches CRH, der übergeordnete hormonelle Induktor der HPA-Achse, in den SPRED2-KOs auch um 30% erhöht waren. Zusätzlich waren die ERK-Aktivität ebenso wie die CRH-mRNA-Spiegel im paraventrikulären Nukleus des Hypothalamus in unseren SPRED2-KO-Mäusen deutlich höher. In vitro Studien mit der Hypothalamus-Zelllinie mHypoE-44 zeigten weiterhin, dass sowohl SPRED1 als auch SPRED2 die Aktivität des CRH-Promotors, die CRH-Sekretion und die Ets-Faktor-abhängige CRH-Transkription reduzieren können. Passend dazu enthält die CRH-Promotorregion zahlreiche verschiedene Bindungsstellen für Transkriptionsfaktoren der Ets-Familie, speziell für Ets1.
Somit zeigt diese Studie zum ersten Mal, dass die durch SPRED2-vermittelte Hemmung der Ras/ERK/MAPK-Signalkaskade mittels Unterdrückung der ERK-Aktivität zu einer Herunterregulation der Ets1-Faktor-abhängigen Transkription führt, was eine Hemmung der CRH-Promotoraktivität, der CRH-Transkription und der CRH-Freisetzung aus dem Hypothalamus zur Folge hat. Die daraus resultierende Hyperaktivität der gesamten HPA-Achse in unseren SPRED2-KO-Mäusen spiegelt eine erhöhte endogene Stress-Reaktion wider und äußert sich durch übermäßiges Putzverhalten und durch selbst zugefügte Hautläsionen auf der einen Seite; auf der anderen Seite erklärt dies, in Kombination mit der erhöhten Aldosteronsynthase-Expression, den Hyperaldosteronismus und das damit verbundene Ungleichgewicht in Salz- und Wasserhaushalt. Weiterhin tragen sowohl Hyperaldosteronismus als auch Polydipsie sehr wahrscheinlich zu den beobachteten Nierenschädigungen bei. 
Zusammengefasst ist diese Studie ein erster Hinweis, dass SPRED2 wesentlich an der adäquaten Regulation der HPA-Achsen-Aktivität beteiligt ist und essentiell ist für die Aufrechterhaltung der Homöostase im Körper.
Um die Folgen von SPRED2-Defizienz in Mäusen und vor allem im Menschen weiter aufzuklären und zu vergleichen, erforschen wir in zwei Folgeprojekten die Funktion von SPRED2 speziell im Gehirn und im Herzen und führen parallel ein genetisches Screening zur Identifikation von funktionellen SPRED2-Mutationen im Menschen durch.
KW  - Renin-Angiotensin-System
KW  - Spred-Proteine
KW  - MAP-Kinase
KW  - Hypophysen-Zwischenhirn-System
KW  - Knockout <Molekulargenetik>
KW  - SPRED2
KW  - ERK
KW  - MAP Kinase Signaling
KW  - HPA Axis
KW  - Renin Angiotensin System
KW  - Knockout mouse
KW  - Spred Protein
KW  - Hypothalamisch-hypophysäre Achse
KW  - Renin-Angiotensin-Aldosteron-System
KW  - MAP-Kinase
KW  - Gen-Knockout
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-107355
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TY  - THES
A1  - Bertleff-Zieschang, Nadja Luisa
T1  - Galectin-1: A Synthetic and Biological Study of a Tumor Target
T1  - Galectin-1: Eine Synthetische und Biologische Studie eines Tumortargets
N2  - Galectin-1 (hGal-1) is overexpressed by numerous cancer types and previously conducted studies confirmed that the β-galactoside-binding protein mediates various molecular interactions associated with tumor growth, spread and survival. Upon interaction with carbohydrate-based binding epitopes of glycan structures on human cell surfaces galectin-1 induces proliferative, angiogenetic and migratory signals and modulates negative T cell regulation which essentially helps the tumor to evade the immune response. These findings attributed galectin-1 a pivotal role in tumor physiology and strongly suggest the protein as target for diagnostic and therapeutic applications.
Within the scope of this work a strategy was elaborated for designing tailor-made galectin-1 ligands by functionalizing selected hydroxyl groups of the natural binding partner N-acetyllactosamine (LacNAc) that are not involved in the sophisticated interplay between the disaccharide and the protein. Synthetic modifications intended to introduce chemical groups i) to address a potential binding site adjacent to the carbohydrate recognition domain (CRD) with extended hGal-1-ligand interactions, ii) to implement a tracer isotope for diagnostic detection and iii) to install a linker unit for immobilization on microarrays.
Resulting structures were investigated regarding their targeting ability towards galectin-1 by cocrystallization experiments, SPR and ITC studies. Potent binders were further probed for their diagnostic potential to trace elevated galectin-1 levels in microarray experiments and for an application in positron emission tomography (PET).
N2  - Galectin-1 (hGal-1) wird von zahlreichen Tumoren überexprimiert und frühere Studien bestätigten, dass das β-Galactosid-bindende Protein verschiedene molekulare Wechselwirkungen vermittelt, welche in direktem Zusammenhang mit Tumorwachstum, -ausbreitung und -überleben stehen. Durch die Wechselwirkung mit Kohlenhydrat-basierten Bindungsepitopen von Glykanstrukturen auf Zelloberflächen induziert Galectin-1 proliferative, angiogenetische und migratorische Signale und moduliert die negative Regulierung von T-Zellen, entscheidend für den Tumor, um der Immunantwort zu entkommen. Diese Beobachtungen schreiben Galectin-1 eine zentrale Rolle in der Tumorphysiologie zu, was dieses Protein zu einem attraktiven Target für diagnostische und therapeutische Anwendungen macht.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine Synthesestrategie für das Design maßgeschneiderter Galectin-1 Liganden entwickelt, wobei ausgewählte Hydroxylgruppen des natürlichen Bindungspartners N-Acetyllactosamin (LacNAc), welche nicht an dem hochkomplexen Zusammenspiel zwischen Protein und Disaccharid beteiligt sind, funktionalisiert wurden. Synthetische Modifikationen wurden mit der Absicht eingeführt i) eine potentielle Bindungstasche in Nachbarschaft der Kohlenhydraterkennungsdomäne (CRD) zu adressieren, ii) einen Isotopenmarker für die diagnostische Detektion zu implementieren und iii) eine Brückeneinheit zu integrieren, welche einer späteren Immobilisierung auf Mikroarrays dient. 
Resultierende Strukturen wurden mittels Kokristallisationsexperimenten, SPR- und ITC-Studien auf ihre Fähigkeit untersucht, Galectin-1 zu adressieren. Erfolgreich entwickelte Liganden wurden zudem auf ihr diagnostisches Potential getestet, erhöhte Galectin-1-Spiegel in Microarray-Experimenten zu detektieren und könnten zukünftig Einsatz in der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) finden.
KW  - Organische Synthese
KW  - Galectine
KW  - Kohlenhydrate
KW  - Molekulare Erkennung
KW  - Click-Chemie
KW  - carbohydrate chemistry
KW  - protein crystallography
KW  - galectin-1
KW  - protein-ligand-interaction
KW  - N-acetyllactosamine
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-101529
ER  - 
TY  - THES
A1  - Winkler, Markus Heinrich
T1  - Motivational properties of reward associated stimuli - Conditioning  studies with smoke and monetary reinforcement
T1  - Motivationale Wirkung belohnungsassoziierter Reize – Konditionierungsstudien mit Rauchen und Geldgewinn als Verstärker
N2  - Abstract
Tobacco addiction is considered as a chronic relapsing disorder, characterized by compul-sive drug seeking and intake. Learning processes are stressed to account for the situational-specific expression of core features of the disorder, e.g., craving for drug, tolerance and ex-cessive consumption. According to incentive theories, smoke conditioned stimuli are hy-pothesized to be appetitive in nature, promoting craving, approach and consummatory be-havior. Commonly, smoking cues are treated as simple excitatory conditioned stimuli formed by a close and reliable overlap with the drug effect. However, the smoking ritual comprises a multitude of stimuli which may give rise to different forms of learning and con-ditioned responses partially opposing each other. Previous research suggests the predictive content and the temporal proximity of smoking stimuli to the drug effect as important de-terminants of cue reactivity. In contrast to stimuli related to the preparatory stage of smok-ing and the start of consumption (BEGIN stimuli), stimuli from the terminal stage of smok-ing (END stimuli) apparently lack high cue reactivity. Several lines of evidence suggest the poor cue properties of terminal stimuli to be related to their signaling of poor smoke availa-bility. Indeed, cue reactivity is commonly decreased when smoking appears to be unavaila-ble. Moreover, the learning literature suggests that stimuli predictive for the non-availability of reward may acquire the capacity to modulate or oppose the responses of ex-citatory conditioned stimuli. Therefore, the aim of the present thesis was to enhance our knowledge of stimulus control in human drug addiction and incentive motivation by running a series of conditioning studies with smoke intake and monetary reward as reinforcer. Sub-jective report and physiological measures of motivational valence and consummatory re-sponse tendencies were used as dependent variables. 
The first experiment of this thesis used a differential conditioning paradigm to reveal evi-dence for the conditioning of preparatory and consummatory responses to a CS+ for smok-ing. Neutral pictograms served as CSs and single puffs on a cigarette as US. In line with the predictions of incentive theories, the excitatory CS+ for smoking acquired the ability to evoke an appetitive conditioned response, as indicated by enhanced activity of the M. zy-gomaticus major. Moreover, anticipation of puffing on the cigarette increased the activity of the M. orbicularis oris (lip muscle), indicating the activation of consummatory response tendencies. Finally, the CS+ evoked stronger skin conductance responses, indicative of in-creased autonomic arousal and orienting in preparation for action. In contrast, the rating data were apparently unaffected by the experimental contingency. In sum, the physiological data provide support for the notion that excitatory smoke conditioning gives rise to appeti-tive and consummatory conditioned responses, which may at least partially contribute to the maintenance of tobacco addiction.
The second experiment of this thesis adapted the conditioning protocol of the first study to probe the functional significance of terminal stimuli in the control of addictive behavior. This study manipulated the predictive relationship of BEGIN and END stimuli to smoke rein-forcement to provide further support for the differential reactivity to both stimuli and the retarded (i.e., delayed) conditioning of END stimuli. Overall, the results of the first study of this thesis were conceptually replicated as the association of a BEGIN stimulus with smoke intake resulted in the acquisition of appetitive and consummatory physiological responses. Importantly, the results revealed evidence for a retarded excitatory conditioning of END stimuli. Thus, pairing of an END stimulus with smoke intake failed to produce a conditioned discrimination in terms of motivational valence and autonomic arousal, as indicated by the activity of the M. corrugator supercilii and the skin conductance data. These results provide further support for the notion that END stimuli may be weak cues for smoking. Moreover, in light of the results of the first study of this thesis, the retarded excitatory conditioning of terminal stimuli may be suggestive of an inhibitory response component, which may be re-lated to their signaling of poor smoke availability. In sum, these results add to a growing body of data, which suggest that the expression of cue reactivity may be modulated by the temporal proximity and the availability of the drug effect. 
The aim of the third study of this thesis was to provide “proof of concept” for an inhibi-tory conditioning notion of terminal stimuli. In this analog study BEGIN and END stimuli were emulated as discriminative SD and S for monetary reward. During an acquisition phase conditioned inhibition was established to the S predictive of the non-availability of re-ward. Subsequently a retardation test was used to substantiate conditioned inhibition. In this test, excitatory conditioning of the previous S was compared to the excitatory condi-tioning of a novel control stimulus. Importantly, the results revealed evidence for reward conditioned inhibition as indicated by the retarded acquisition of subjective (pleasure and reward expectancy) and physiological (skin conductance and activity of the M. orbicularis oculi) responses. In sum, these results provide support for the notion that stimuli predictive for the non-availability of reward may acquire the capacity to oppose the responses of ex-citatory conditioned stimuli. Thus, future research may benefit from the consideration of inhibitory conditioning processes in drug addiction, which may be of theoretical, methodo-logical and clinical importance. 
In sum, the present thesis revealed evidence for 1) an appetitive nature of excitatory condi-tioned smoking cues, 2) the dependency of this learning process on the temporal position of the conditioned stimuli in the intake ritual and 3) the acquisition of conditioned inhibition by a stimulus predictive for the non-availability of reward, as evident in retarded excitatory conditioning. Overall, these studies made a novel contribution to the field of human drug addiction and incentive motivation and provided valuable suggestions for further research.
N2  - Zusammenfassung
Tabakabhängigkeit wird als eine chronische Störung betrachtet, die durch exzessives dro-gensuchendes und -konsumierendes Verhalten gekennzeichnet ist. Lernprozesse werden zur Erklärung der Situationsspezifität zentraler Merkmale einer Abhängigkeit (z.B. Craving, Tole-ranz und übermäßiger Konsum) herangezogen. Anreiztheorien postulieren, dass konditio-nierte Rauchreize appetitiv sind, ein Verlangen zu konsumieren hervorrufen sowie Annähe-rungs- und konsummatorische Reaktionen induzieren. Gewöhnlich werden Rauch-Cues als einfache, exzitatorisch konditionierte Reize aufgefasst, die durch eine enge und reliable Überlappung mit der Drogenwirkung entstehen. Das Rauchritual beinhaltet allerdings eine Vielzahl von Reizen, die vermutlich unterschiedliche Lernformen begünstigen und dadurch teils einander entgegengesetzte konditionierte Reaktionen hervorrufen können. Die bisheri-ge Forschung legt nahe, dass die zeitliche Nähe und der prädiktive Wert von Reizen hinsicht-lich der Drogenwirkung die Cue-Reaktivität entscheidend beeinflussen. Im Gegensatz zu Reizen aus der präparatorischen Phase des Rauchrituals und solchen vom Konsumbeginn (Anfangsreize) lösen Reize aus der Endphase des Konsums (Endreize) nur geringe Cue-Reaktivität aus. Verschiedene Befunde legen nahe, dass die schwache Cue-Wirkung von End-reizen mit der wahrgenommenen Verfügbarkeit der Droge(nwirkung) zusammenhängt. So ist die Cue-Reaktivität gewöhnlich reduziert, wenn keine Möglichkeit zum Konsum besteht. Zudem legt die Lernliteratur nahe, dass Reize, die die Nicht-Verfügbarkeit einer Belohnung vorhersagen die Fähigkeit erwerben, exzitatorisch konditionierten Reaktionen entgegenzu-wirken. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es somit, unser Verständnis der Reizabhängig-keit süchtigen Verhaltens und der zugrundeliegenden motivationalen Prozesse zu erweitern. Dazu wurde eine Reihe von Konditionierungsstudien mit Rauchaufnahme und Geldgewinn als Verstärker durchgeführt. Als abhängige Variablen wurde der Selbstbericht der Proban-den sowie physiologische Maße motivationaler Valenz und konsummatorischer Reaktions-tendenzen erfasst. 
Im ersten Experiment dieser Arbeit wurde ein differentielles Konditionierungsparadigma ver-wendet, um den Nachweis zu erbringen, dass ein CS+ für Rauchen präparatorische und kon-summatorische Reaktionen hervorruft. Dabei wurden neutrale Symbole als konditionierte Reize verwendet und einzelne Züge an einer Zigarette als US. In Übereinstimmung mit den Vorhersagen von Anreiztheorien löste der exzitatorische CS+ eine appetitive konditionierte Reaktion aus, die sich in einer erhöhten Aktivität des M. zygomaticus major zeigte. Zudem war die Aktivität des M. orbicularis oris (Lippenmuskel) erhöht, was für die Aktivierung kon-summatorischer Reaktionstendenzen spricht. Schließlich rief der CS+ eine erhöhte Haut-leitfähigkeitsreaktion hervor, die eine Orientierungsreaktion und erhöhte autonome Reak-tivität im Rahmen der Handlungsvorbereitung anzeigt. Die experimentelle Kontingenz spie-gelte sich jedoch nicht in den Reizbewertungen wieder. Insgesamt stützen die physiologi-schen Befunde die Auffassung, dass exzitatorisch konditionierte Rauchreize appetitive und konsummatorische Reaktionen auslösen, die zur Aufrechterhaltung einer Tabakabhängig-keit beitragen können. 
Im zweiten Experiment wurde das Konditionierungsparadigma der ersten Studie adaptiert. Ziel des Experiments war es, die funktionellen Auswirkungen von Endreizen auf verschiedene Parameter abhängigen Verhaltens zu untersuchen. In der Studie wurde der prädiktive Gehalt von Anfangs- und Endreizen experimentell manipuliert, indem die Reize entweder als CS+ oder als CS- (und umgekehrt) mit Rauchen gepaart wurden. Zum einen sollten dadurch bis-herige Befunde erweitert werden, die zeigen, dass beide Reize unterschiedliche Reaktionen auslösen. Zum anderen sollte der Nachweis einer verlangsamten exzitatorischen Konditio-nierung von Endreizen erbracht werden. Insgesamt konnten die Ergebnisse der ersten Studie der vorliegenden Arbeit konzeptuell repliziert werden. So lösten Anfangsreize appetitive und konsummatorische physiologische Reaktionen aus, wenn sie mit Rauchen gepaart wurden. Wichtiger jedoch war der Befund einer verlangsamten exzitatorischen Konditionierung von Endreizen, wie er sich in Maßen motivationaler Valenz (M. corrugator supercilii) und auto-nomer Erregung (Hautleitfähigkeitsreaktionen) zeigte. Diese Befunde stützen die Auffas-sung, dass Endreize nur eine schwache Cue-Wirkung besitzen. In der Zusammenschau mit den Befunden der ersten Studie sprechen die Ergebnisse andeutungsweise dafür, dass End-reize eine inhibitorische Reaktionskomponente besitzen. Diese könnte damit in Zusam-menhang stehen, dass die wahrgenommene Verfügbarkeit der Droge(nwirkung) im Falle von Endreizen reduziert ist. Insgesamt gliedern sich die Befunde gut in eine Reihe von Studien ein, die nahelegen, dass Cue-Reaktivität durch die zeitliche Nähe und die Verfügbarkeit der Drogenwirkung moduliert wird. 
Das Ziel der dritten Studie war es einen inhibitorischen Konditionierungsansatz zur Entste-hung von Endreizen konzeptuell zu überprüfen. In einer Analogstudie wurden Anfangs- und Endreize als diskriminative Hinweisreize SD bzw. S für einen Geldgewinn modelliert. In einer Akquisitionsphase wurde der S, der die Nicht-Verfügbarkeit eines Gewinns signalisierte, als konditionierter Hemmreiz etabliert. Anschließend wurde ein Retardationstest zum Nach-weis konditionierter Hemmung durchgeführt. In diesem Test wurde die exzitatorische Kon-ditionierung des ehemaligen S mit der exzitatorischen Konditionierung eines neuen Kon-trollreizes verglichen. Dabei konnte konditionierte Hemmung in Form einer verlangsamten exzitatorischen Konditionierung subjektiver (positiver Affekt und Belohnungserwartung) und physiologischer (Hautleitfähigkeitsreaktionen und Aktivität des M. orbicularis oculi) Reaktionen nachgewiesen werden. Insgesamt stützen diese Befunde die Auffassung, dass Reize, die die Nicht-Verfügbarkeit einer Belohnung vorhersagen die Fähigkeit erwerben, exzitatorisch konditionierten Reaktionen entgegenzuwirken. Die weitere Suchtforschung könnte somit von einer stärkeren Berücksichtigung konditionierte Hemmprozesse sowohl hinsichtlich der Theorienbildung als auch in methodischer und klinischer Hinsicht profitie-ren. 
Insgesamt hat die vorliegende Arbeit gezeigt, dass 1) exzitatorisch konditionierte Rauchrei-ze eine appetitive Wirkung entfalten, 2) dieser Lernprozess von der zeitlichen Stellung der konditionierten Reize im Konsumritual abhängig ist und 3) Reize, die prädiktiv für die Nicht-Verfügbarkeit einer Belohnung sind als konditionierte Hemmreize fungieren können, was sich in einer verlangsamten exzitatorischen Konditionierung wiederspiegelt. Die vorliegende Arbeit erbrachte einen neuen Beitrag im Bereich der Sucht- und Motivationsforschung sowie mehrere Anknüpfungspunkte für zukünftige Forschungsvorhaben.
KW  - BEGIN stimuli
KW  - END stimuli
KW  - Incentive motivation
KW  - Conditioned inhibition
KW  - Facial EMG
KW  - Smoking
KW  - Addiction
KW  - Conditioning
KW  - Nicotine
KW  - Reward
KW  - Cue
KW  - Rauchen
KW  - Konditionierung
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-121794
ER  - 
TY  - THES
A1  - Sander, Bodo
T1  - Structural and biochemical characterization of gephyrin and various gephyrin-ligand complexes
T1  - Strukturelle und biochemische Charakterisierung von Gephyrin und verschiedenen Gephyrin-Liganden-Komplexen
N2  - Efficient synaptic neurotransmission requires the exact apposition of presynaptic terminals and matching neurotransmitter receptor clusters on the postsynaptic side. The receptors are embedded in the postsynaptic density, which also contains scaffolding and regulatory proteins that ensure high local receptor concentrations. At inhibitory synapses the cytosolic scaffolding protein gephyrin assumes an essential organizing role within the postsynaptic density by the formation of self-oligomers which provide a high density of binding sites for certain -amino butyric acid type A (GABAA) and the large majority of glycine receptors (GlyR). Gephyrin contains two oligomerization domains: In isolation, the 20 kDa N-terminal G domain (GephG) and the 46 kDa E domain (GephE) trimerize and dimerize, respectively. In the full-length protein the domains are interconnected by a central ~150 amino acid linker, and only GephG trimerization is utilized, whereas GephE dimerization is prevented, thus suggesting the need for a trigger to release GephE autoinhibition, which would pave the way for the formation of higher oligomers and for efficient receptor clustering. The structural basis for this GephE autoinhibition has remained elusive so far, but the linker was reported to be sufficient for autoinhibition. This work dealt with the biochemical and structural characterization of apo-gephyrin and gephyrin in complexes with ligands which are known to promote the formation of synaptic gephyrin clusters (collybistin and neuroligin 2) and reorganize them (dynein light chain 1).
For full-length gephyrin no structural information has been available so far. Atomic force microscopy (AFM) and small-angle X-ray scattering (SAXS) analyses described in this thesis disclosed that the gephyrin trimer forms a highly flexible assembly, which, due to the long linker, can switch between compact and extended conformational states in solution, with a preference for compact states. This partial compaction and potentially GephE autoinhibition are achieved by interactions of parts of the linker with the G and E domains, as suggested by circular dichroism spectroscopy. However, the linker on its own cannot account for GephE blockage, as size exclusion chromatography experiments coupled with multi angle light scattering detection (SEC-MALS) and SAXS analyses revealed that a gephyrin variant only encompassing the linker and GephE (GephLE) forms dimers and not monomers as suggested by an earlier study. The oligomeric state of GephLE and the observation that several gephyrin variants, in which linker segments of varying length were deleted, predominantly formed trimers, suggested the presence of a linker independent mechanism of GephE dimerization blockade. Taken together, the data indicated that linker-dependent and linker-independent mechanisms mediate gephyrin autoinhibition.
In the second project gephyrin’s interaction with DYNLL1 (Dynein LC8 Light Chain 1) was characterized. DYNLL1 is a 25 kDa dimer incorporated into the dynein motor and provides two binding sites, each of which can accommodate an octapeptide derived from gephyrin’s linker region (referred to as GephDB). Originally, DYNLL1 was regarded as a cargo adaptor, linking gephyrin-GlyR complexes to the dynein motor, thus driving their retrograde transport and leading to  a decrease of synaptic gephyrin-GlyR complexes.
Building on these studies, this thesis assessed the cargo hypothesis as well as the so far unclear stoichiometry of the gephyrin-DYNLL1 complex. The cargo scenario would require ternary complex formation between gephyrin, DYNLL1 and the dynein intermediate chain (DIC) of the dynein motor. However, such a complex could not be detected by analytical size exclusion chromatography (aSEC) experiments – presumably because gephyrin and DIC competed for a common binding site in DYNLL1. This finding was consistent with a single DYNLL1 dimer capturing two linker segments of a single gephyrin trimer as suggested by a 26 kDa mass increase of the gephyrin species in the presence of DYNLL1 in SEC-MALS experiments. aSEC experiments at even higher concentrations (~20 µM gephyrin and ~80 µM DYNLL1) indicated that the affinity of GephDB was significantly impaired in the context of full-length gephyrin but also in a variant that bears only GephG and the first 39 residues of the linker (GephGL220). Presumably due to avidity effects two linkers stably associated with a single DYNLL1 dimer, whereas the third DYNLL1 binding motif remained predominantly unoccupied unless high concentrations of GephGL220 (50 µM) and DYNLL1 (200 µM) were used. These findings indicate that an interplay between GephG and the N-terminal linker segment mediates the attenuation of GephDB affinity towards DYNLL1 and that preventing DYNLL1 from the induction of higher gephyrin oligomers is either advantageous for DYNLL1-mediated reorganization of gephyrin-GlyR clusters or that DYNLL1 exerts possibly two (concentration-dependent) actions on gephyrin.
The gephyrin-collybistin-neuroligin 2 complex was the subject of the third project. Previously, collybistin and gephyrin were observed to mutually trigger their translocation to the postsynaptic membrane, where the disordered cytoplasmic tail of the postsynaptic cell adhesion molecule NL2 (NL2cyt) causes the anchoring of collybistin 2 (CB2) by binding to its SH3 domain, thereby releasing SH3 domain mediated autoinhibiton of CB2 binding to the membrane phospholipid phosphatidylinositol-3-phosphate. Critical for this event is the binding of gephyrin to both CB2 and NL2, presumably via GephE.
Following up on these previous studies biochemical data presented in this thesis confirm the formation of the ternary complex. Unexpectedly, analyses by means of native polyacrylamide gel electrophoresis pointed to: (1) The existence of a complex containing NL2cyt and CB2 lacking the SH3 domain and consequently an additional NL2 binding site in CB2. (2) Attenuated gephyrin-collybistin complex formation in the presence of the SH3 domain. (3) A requirement for high NL2cyt concentrations (> 30 µM) during the formation of the ternary complex. This might allow for the regulation by other factors such as additional binding partners or posttranslational modifications. Although of preliminary character, these results provide a starting point for future studies, which will hopefully elucidate the interplay between gephyrin, collybistin, NL2 and certain GABAA receptors.
N2  - Eine effiziente synaptische Neurotransmission macht es erforderlich, dass sich presynaptische Nervenenden und die Schar (engl. Cluster) der dazugehörigen Neurotransmitterrezeptoren auf der postsynaptischen Seite exakt gegenüberliegen. Die Rezeptoren sind in der postsynaptischen Dichte eingebettet, die auch Gerüstproteine und regulatorische Proteine enthält, die hohe lokale Rezeptor-Konzentrationen gewährleisten. An inhibitorischen Synapsen übernimmt das cytosolische Gerüstprotein Gephyrin eine essentielle Rolle  in der postsynaptischen Dichte durch die Bildung von Homo-Oligomeren, die für eine hohe Dichte an Bindungsstellen für bestimmte -Aminobuttersäure Typ A- (GABAA)- und die große Mehrheit der Glyzin-Rezeptoren (GlyR) sorgen. Gephyrin enthält zwei Oligomerisierungsdomänen: In isolierter Form bildet die N-terminale 20 kDa große G-Domäne (GephG) und die C-terminale 46 kDa große E-Domäne (GephE) Trimere beziehungsweise Dimere. Im Volllängenprotein sind die Domänen durch einen zentrale ~150 Aminosäure lange Region (auch Linker genannt) verknüpft, und nur von der GephG-Trimerisiung wird Gebrauch gemacht, wohingegen die GephE-Dimerisierung unterbunden ist, was nahelegt, dass ein Auslöser benötigt wird, der die Autoinhibierung von GephE aufhebt und dadurch den Weg zur Bildung höherer Oligomere ebnet. Die strukturelle Basis für die GephE- Autoinhibierung ist bislang nicht bekannt, aber eine veröffentlichte Studie kam zu dem Schluss, dass der Linker ausreicht, um die GephE-Dimerisierung zu inhibieren. Diese Arbeit beinhaltet die biochemische und strukturelle Charakterisierung von apo-Gephyrin und Gephyrin in Komplexen mit Liganden, von denen bekannt ist, dass sie entweder die Bildung von synaptischen Gephyrin-Selbstoligomeren begünstigen (Collybistin und Neuroligin 2) oder die Gephyrin-Selbstoligomere reorganisieren (Dynein leichte Kette 1).
Für Volllängen-Gephyrin gab es bislang keine strukturellen Informationen. Rasterkraftmikroskopie (engl. AFM)- und Röntgenkleinwinkelbeugungs (engl. SAXS)-Analysen, die in dieser Arbeit beschrieben sind, deckten auf, dass das Gephyrin-Trimer eine hoch flexible Einheit ist, die – durch den langen Linker – zwischen kompakten und extendierten Zuständen hin- und herwechselt, mit einer leichten Präferenz für kompakte Zustände. Spektroskopische Messungen des zirkulären Dichroismus legten nahe, dass die partielle Kompaktierung und möglicherweise auch die GephE-Autoinhibition durch Interaktionen von Teilen des Linkers mit den G- und E-Domänen erreicht werden. Aber der Linker alleine kann nicht für die GephE-Blockade verantwortlich zeichnen, weil Größenausschluss-Chromatographie-Experimente gekoppelt mit Multiwinkel-Lichtstreudetektion (englische Abkürzung SEC-MALS) offenlegten, dass eine Gephyrin-Variante, die nur den Linker und GephE umfasst (GephLE), Dimere und keine Monomere ausbildet, wie in einer früheren Studie postuliert wurde. Der oligomere Zustand von GephLE und die Beobachtung, dass alle Gephyrin-Varianten, in denen Linker-Segmente verschiedener Länge deletiert wurden, überwiegend Trimere bildeten, legen nahe, dass ein Linker-unabhängiger Mechanismus für die GephE-Dimerisierungsblockade existiert. Zusammengenommen deuten die Daten darauf hin, dass Linker-abhängige und -unabhängige Mechanismen die GephE-Autoinhibtion vermitteln.
Im zweiten Projekt wurde die Interaktion von Gephyrin mit DYNLL1 (Dynein LC8 Light Chain 1) charakterisiert. DYNLL1 is ein 25 kDa-Dimer, das im Dynein-Motor integriert ist, und bietet zwei Bindestellen, die beide ein von der Gephyrin-Linker-Region abgeleitetes Oktapeptid (im Weiteren GephDB) aufnehmen können. Ursprünglich wurde DYNLL1 als ein Ladungsadapter betrachtet, der Gephyrin-GlyR-Komplexe mit dem Dynein-Motor verknüpft und dadurch ihren retrograden Transport vorantreibt und somit zu einer Abnahme synaptischer Gephyrin-GlyR-Komplexe führt.
Auf diesen Studien aufbauend, wurde in dieser Arbeit die Ladungsadapter-Hypothese analysiert ebenso wie die bislang unklare Stöchiometrie des Gephyrin-DYNLL1-Komplexes. Das Ladungsadapter-Szenario würde einen ternären Komplex aus Gephyrin, DYNLL1 und der mittleren Dynein-Kette (englische Abkürzung DIC) voraussetzen. Ein solcher Komplex konnte mittels analytischer Größenausschlusschromatographie (englische Abkürzung aSEC) nicht detektiert werden – vermutlich, weil Gephyrin und DIC um eine gemeinsame Bindungsstelle in DYNLL1 konkurrierten. Dieser Befund war konsistent mit einem Modell, in dem ein einzelnes DYNLL1-Dimer zwei Linker eines (einzelnen) Gephyrin-Trimers bindet, wie es auch durch eine 26 kDa-Massen-Zunahme der Gephyrin-Spezies in der Anwesenheit von DYNLL1 in SEC-MALS-Experimenten nahegelegt wurde. aSEC-Experimente auch bei hohen Konzentrationen (~20 µM Gephyrin und ~80 µM DYNLL1) deuteten darauf hin, dass die Affinität von GephDB im Kontext von Volllängen-Gephyrin signifikant beeinträchtigt war, aber auch bei einer Gephyrin-Variante, die nur GephG und die ersten 39 Reste des Linkers entielt (GephGL220). Voraussichtlich aufgrund von Aviditätseffekten banden zwei Linker stabil an ein einzelnes DYNLL1-Dimer, wohingegen das dritte DYNLL1-Bindungsmotiv unbesetzt blieb, so lange nicht hohe Konzentrationen an GephGL220 (50 µM) und DYNLL1 (200 µM) eingesetzt wurden. Diese Ergebnisse deuteten an, dass ein Zusammenspiel von GephG und dem N-terminalen Linker-Segment die Abschwächung der GephDB-Affinität zu DYNLL1 vermittelt und dass die Verhinderung der Induktion höherer Oligomere durch DYNLL1 entweder vorteilhaft für die Reorganization von Gephyrin-GlyR-Clustern ist oder dass DYNLL1 zwei (konzentrationsabhängige) Wirkungen auf Gephyrin ausübt.
Der Gephyrin-Collybistin-Neuroligin 2-Komplex war Gegenstand des dritten Projektes. Im Vorfeld dieser Arbeit wurde festgestellt, dass Collybistin und Gephyrin gegenseitig ihre Translokation zur postsynaptischen Membran einleiten, wo der ungeordnete, cytosolische Anteil des postsynaptischen Zelladhäsionsmembranmoleküls Neuroligin 2 (NL2cyt) die Verankerung von Collybistin 2 (CB2) durch das Binden an seine “src homology 3”-Domäne (SH3-Domäne) bewirkt und dadurch die SH3-Domänen-vermittelte Autoinhibition der CB2-Bindung an das Membran-Phospholipid Phosphatidylinositol-3-phosphat aufhebt. Entscheidend für dieses Ereignis ist, dass Gephyrin sowohl an CB als auch an NL2cyt bindet, vermutlich vermittelt durch GephE.
In einer Fortsetzung dieser frühreren Studien bestätigen biochemische Daten in dieser Arbeit die Bildung des ternären Komplexes. Unerwarteterweise deuteten Analysen mittels nativer Polyacrylamidgelektrophorese auf: (1) Die Existenz eines Komplexes aus NL2cyt und CB2 ohne SH3-Domäne und damit auf eine zusätzliche NL2-Bindungsstelle in CB2. (2) Abgeschwächte Gephyrin-Collybistin-Komplexbildung in der Anwesenheit der SH3-Domäne. (3) Hohe NL2-Konzentrationen (>30 µM) als Voraussetzung für die Bildung des ternären Komplexes. Dies könnte die Regulation durch andere Faktoren wie zusätzliche Bindungspartner oder posttranslationale Modifikationen ermöglichen. Wenngleich die Ergebnisse von vorläufigem Charakter sind, stellen sie einen Startpunkt für künftige Arbeiten dar, welche hoffentlich das Zusammenspiel von Gephyrin, Collybistin, NL2 und bestimmten GABAA-Rezeptoren weiter aufklären werden.
KW  - Gephyrin
KW  - Dynein Light Chain
KW  - Neuroligin 2
KW  - Collybistin
KW  - Small-angle X-ray Scattering
KW  - Structural Biology
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-104212
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hartmann, Laura
T1  - Die funktionelle Rolle der Transkriptionsfaktoren bZIP1 und bZIP53 in der Arabidopsis thaliana- Wurzel nach Salstress
T1  - The functional role of bZIP1 and bZIP53 transcription factors in salt treated roots of Arabisopsis thaliana
N2  - Die zunehmende Versalzung des Bodens führt weltweit zu starken Ernteeinbußen. Ob- wohl die Wurzeln der Pflanzen als erstes mit dem Salzstress in Berührung kommen, ist noch nicht viel über Signaltransduktionswege in Wurzeln zur Anpassung der Pflanze an Salzstress bekannt. Die bZIP-Transkriptionsfaktoren der Gruppe S1, bZIP1 und bZIP53, werden gewebespezifisch in der Wurzel nach Salzstress aktiviert. In dieser Arbeit werden diese bZIPs in ein Netzwerk eingeordnet, von der Aktivierung der Tran- skriptionsfaktoren bis zur Funktion in der Regulation des Stoffwechsels in der salzgest- ressten Pflanze.
Die Aktivierung von bZIP1 kann über verschiedene sowohl ionische als auch osmotische Stimuli erfolgen und ist abhängig von Calcium, der HEXOKINASE 1 und SnRK1- Kinasen (Snf1 RELATED PROTEIN KINASE 1). Die dunkelinduzierte Expression von bZIP1 wird HXK1-abhängig durch Glucose inhibiert, bei Energiemangelbedingungen ist die Aktivierung von bZIP1 SnRK1-abhängig. Beide Enzyme spielen auch in der salzinduzierten Expression von bZIP1 eine Rolle. Über Transkriptom- und Me- tabolomanalysen kann gezeigt werden, dass bZIP1 und bZIP53 an der Umprogram- mierung des Kohlenhydrat- und Aminosäuremetabolismus teilhaben. Besonders Gene der Glukoneogenese (PYRUVAT ORTHOPHOSPHAT DIKINASE und FRUCTOSE- 1,6-BISPHOS- PHATASE) bzw. des Aminosäurekatabolismus (BRANCHED- CHAIN AMINO ACID TRANSAMINASE 2, METHYLCROTONYL- COA-CARBOXYLASE A und HOMOGENTISATE 1,2-DIOXYGENASE ) werden von den Transkriptionsfaktoren reguliert. Das spricht für eine Umprogrammierung des Metabolismus und der Mobilisierung von Energie aus Aminosäuren zur Anpassung an die Stressbedingungen. Die Transkriptionsfaktoren der Gruppe S1 bilden vorzugsweise Heterodimere mit der Gruppe C. Mit Mutantenanalysen, die zum einen die Transkriptionsfaktoren des C/S1-Netzwerks und zum anderen Komponenten der Abscisinsäure (ABA) abhängigen Signaltransduktion beinhalten, konnte ein Signaltransduktionsnetzwerk aufgestellt werden, das die Antwort auf abiotischen Stress mittels des Signalwegs über ABA, SnRK2 und AREB (ABA RESPONSIVE ELEMENTS-BINDING PROTEIN) mit der SnRK1-vermittelten Antwort auf Energiemangelbedingungen in der Pflanze verknüpft. Die gefundenen stress- bzw. energieresponsiven Gene konnten nach den Mutantenana- lysen auf Grund ihrer unterschiedlichen Regulation in vier Klassen eingeteilt werden, wovon nur eine, die Klasse 4, von dem C/S1 Netzwerk reguliert wird. Die Klassen 1- 3 sind unabhängig von den bZIP-Transkriptionsfaktoren der Gruppe C. Die Klasse 1 bilden typische ABA-responsive Gene, die von den Gruppe A-bZIPs reguliert werden. Faktoren der Gruppe A sind auch an der Expression der Gene der Klasse 2 beteiligt, diese werden aber auch durch bZIP1 und bZIP53 induziert. Dieser Klasse konnten Gene zugeordnet werden, die im Abbau verzweigtkettiger Aminosäuren eine Rolle spielen. Am Aminosäureabbau sind außerdem die Gene der Klasse 2 beteiligt. Für diese Gene konnte eine Expressionsregulation durch bZIP1 und bZIP53 gezeigt werden. Für die Bestimmung möglicher Heterodimerisierungspartner bedarf es noch weiterer Analysen. Dieses Model, das den abitoschen Stress abhängigen ABA-Signalweg mit dem ener- gieabhängigen SnRK1-Signaltransduktionsweg verknüpft, zeigt die präzise Regulation von mindestens 4 Gen-Klassen, deren Expression durch die Kombination verschiedener bZIP-Transkriptionsfaktoren aktiviert wird.
N2  - Increasing salinization of soil has led to significant crop loss worldwide. Notwith- standing the fact that plant roots are the first to be affected by salt stress, signal transduction pathways in roots for salt stress adaptation are still mostly unknown In this work the group S1 bZIP transcription factors bZIP1 and bZIP53 that are spe- cifically induced by salt stress in roots, were functionally characterized with respect to their role in salt stress response in plants. Transcriptional activation of bZIP1 can be mediated by both ionic and osmotic stimuli and is dependent on Ca2+, HEXO- KINASE 1 (HXK1) and the SnRK1 kinases (Snf1 RELATED PROTEIN KINASE 1). Dark induced expression of bZIP1 is inhibited by glucose depending on HXK1 acti- vity. In starvation conditions the transcription of bZIP1 is mediated by SnRK1. Here both signaling enzymes are shown to be involved in salt induced bZIP1 transcripti- on. Transcriptome and metabolome analyses reveal an important function of bZIP1 and bZIP53 concerning the reprogramming of primary carbohydrate and amino acid metabolism during salt stress in the Arabidopsis root. Particularly genes involved in gluconeogenesis (PYRUVAT ORTHOPHOSPHAT DIKINASE and FRUCTOSE-1,6- BISPHOSPHATASE )or amino acid catabolism (BRANCHED- CHAIN AMINO ACID TRANSAMINASE 2, METHYLCROTONYL- COA-CARBOXYLASE A and HOMO- GENTISATE 1,2-DIOXYGENASE) are regulated by these transcription factors. This points to reprogramming of metabolism and remobilization of energy by amino acid degradation under stress. Group S1 bZIPs preferably form heterodimers with group C bZIP transcription factors. Mutant analyses of C/S1 bZIPs and ABA signaling com- ponents, respectively, revealed a complex network connecting abiotic stress responses via ABA-SnRK2-AREB (ABA RESPONSIVE ELEMENTS-BINDING PROTEIN) to SnRK1 mediated starvation responses. The detected genes were grouped in four classes according to their different regulation, of which only class 4 is regulated by the C/S1 network. Classes 1-3 are controlled independently of group C transcription factors. Class 1 contains typical ABA responsive genes, regulated by group A bZIPs. These are also involved in gene expression of class 2 genes, which are as well induced by bZIP1 and bZIP53. Genes of branched chain amino acid catabolism belong to this class. Al- so involved in amino acid catabolism are genes of class 2, these genes were shown to be transcriptionally regulated by bZIP1 and bZIP53. Further analyses are required to reveal possible heterodimerization partners. This model, that links the abiotic stress responding ABA pathway to the energy dependent SnRK1 signaling pathway, reveals at least four gene classes that are very precisely regulated by combining different bZIP transcription factors.
KW  - Salzstress
KW  - salt
KW  - Transkriptionsfaktor
KW  - Ackerschmalwand
KW  - transcription factors
KW  - root
KW  - Wurzel
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-99423
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TY  - THES
A1  - Schmitt, Friderike
T1  - Etablierung und Evaluierung eines Nachweisverfahrens klinisch relevanter Zygomyzeten anhand der Polymerasekettenreaktion
T1  - Development and Application of three independent PCR-Assays to detect clinically relevant Zygomycetes
N2  - Invasive Zygomykosen verzeichnen in den letzten Jahren eine steigende Inzidenz, insbesondere im Risikokollektiv immunsupprimierter Patienten. Aufgrund des häufig letalen Verlaufs dieser Infektionen ist eine rasche, korrekte Diagnosestellung essentiell, um rechtzeitig eine adäquate Therapie einzuleiten. Jedoch sieht sich die konventionelle, mikrobiologische Diagnostik mit vielen Problemen konfrontiert, so dass molekularbiologische Nachweisverfahren zunehmend in den Fokus der Aufmerksamkeit rücken. Eine zuverlässige, mit relativ geringem Zeit- und Kostenaufwand praktizierbare Methode stellt in diesem Zusammenhang die Real-time-PCR dar, deren Aussagekraft durch anschließende Speziesidentifizierung mittels Sequenzierung noch verstärkt werden kann.
Aus diesem Grund wurden im Rahmen dieser Arbeit 3 PCR-Assays entwickelt und deren Sensitivität, Spezifität und klinische Anwendbarkeit evaluiert. Alle 3 Systeme nutzten Multi-copy-Gene des ribosomalen Operons der Zygomyzeten als Target und erwiesen sich als zuverlässige Werkzeuge zur Amplifikation fungaler DNA. Sie wurde sowohl an Pilzkulturen, als auch an klinischen Proben und einem Quasi-Tiermodell mit Erfolg ausgetestet und werden möglicherweise in Zukunft der klinischen Routinediagnostik zur Verfügung stehen. 
Bedingt durch die Seltenheit invasiver Zygomykosen besteht in diesem Bereich noch ein großer Forschungsbedarf, auch, um die noch nicht optimale Therapie dieser Erkrankungen zu verbessern. Es bleibt daher zu hoffen, dass sich in absehbarer Zeit mehr Forschungsgruppen mit diesen Erregern beschäftigen, damit den schwer kranken Patienten eine echte Heilungschance geboten werden kann.
N2  - During the last years invasive zygomycosis register  a rising incidence, in particular in the risk collective of immunosuppressed patients. On account of the often lethal course of these infections  a fast, correct diagnosis is essential to initiate an adequate therapy on time. However, the conventional, microbiological diagnostics is confronted with many problems, so that molecular-biological methods to detect invasive mucormycosis get moor important.
A reliable method requiring relatively low time is the real-time-PCR. The following sequencing of the  amplicon allows the identification to the genus level.

That's why 3 PCR-Assays were developed and their sensitivity, specificity and clinical applicability were evaluated. All 3 systems targeted multi copy genes of the ribosomal operon of the zygomycetes and turned out  to be reliable tools for the amplification of fungal DNA. They were successfully tested in fungal cultures, as well as in clinical tests and a quasi animal model. In future  they will possibly be available to the clinical routine diagnostics.
Because of the rarity of invasive zycomycosis a lot of research is needed in this area, also to improve the therapy, frequently being insufficient.  However, there remains hope that in future more research groups deal with these causes, so that a real healing chance can be offered to the seriously ill patients.
KW  - Real-time PCR
KW  - Mucorales
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-135334
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TY  - THES
A1  - Riedinger, Verena
T1  - Landscape-scale spillover of pollinators from oil-seed rape to crop and semi-natural habitats on different temporal scales
T1  - Landschafts-Spillover von Bestäubern aus Raps auf ackerbaulich genutzte und naturnahe Habitate auf verschiedenen zeitlichen Ebenen
N2  - Organisms use different resources in different habitat types during their life cycle. Thereby, they connect habitats and provide ecosystem services or disservices in several habitat types. In agricultural landscapes, the spillover of organisms, i.e. movement of an organism and its function from one habitat to another, especially from semi-natural to managed habitats, is one of the most important processes that influence population dynamics and community composition. Importantly, spillover connects habitats not only spatially, but also on different temporal scales, because availability of resources changes over time in agricultural landscapes, e.g. by mass-flowering events of crops, harvesting or crop rotation. Most often, semi-natural habitats are seen as beneficial source of organisms, but also managed habitats can provide valuable resources, and thereby initiate spillover to other habitats. Mass-flowering crops, like oil-seed rape, are such valuable feeding resources for pollinators, and pollinators might spillover from oil-seed rape to other habitats which provide alternative foraging resources. The focus of this dissertation was to evaluate the influence of oil-seed rape on pollinators in agricultural landscapes by studying effects (1) on different temporal scales (from effects during the flowering period of oil-seed rape, Chapter II & IV, to intermediate effects on a second mass-flowering crop, Chapter III, to spillover effects to the flowering period in the next year, Chapter IV), (2) semi-natural (Chapter II) and crop (Chapter III, IV) habitats, and (3) on various pollinator groups which differ in their life cycle (Chapter II, III, IV).
In this dissertation effects from oil-seed rape on all temporal scales – in the short term during mass-flowering and in the long term on a late-flowering crop and even in the next year on oil-seed rape fields ─ were found. These effects might be important for crop and wild plant pollination, and pollinator conservation. Importantly, the effects on different temporal scales depend on the considered habitat (managed or different semi-natural habitats) and on the investigated pollinator group. The more pollinators match the flowering period of oil-seed rape in their activity period and the more dependent they are on flowering resources in their life cycle, the more pronounced are their responses. Effects were found for wild bees, but not for hoverflies and honey bees. Moreover, the availability of semi-natural habitats in the landscape is important and may modulate effects from oil-seed rape. The longevity of effects of oil-seed rape shows the importance of including several temporal scales into ecosystem-service studies, not only for pollinators, but also for other ecosystem-service providing species groups.
N2  - Organismen nutzen während ihres Lebens verschiedene Ressourcen in unterschiedlichen Habitaten. Dabei verbinden sie Habitate miteinander und erbringen positive oder negative Ökosystemdienstleistungen in verschiedenen Habitattypen. In Agrarlandschaften ist der „Spillover“ von Organismen, d.h. die Bewegung von Organismen und die gleichzeitige Verschiebung ihrer Funktion von einem Habitat in ein anderes, insbesondere von naturnahen Habitaten hin zu landwirtschaftlich genutzten Habitaten, einer der wichtigsten Prozesse, die die Populationsdynamik und Zusammensetzung von Gemeinschaften beeinflussen. Zu betonen ist, dass Spillover Habitate nicht nur räumlich, sondern auch auf unterschiedlichen zeitlichen Skalen verbindet, da sich die Verfügbarkeit von Ressourcen in Agrarlandschaften über die Zeit, z.B. durch die Massenblüte von Feldfrüchten, die Ernte oder die Fruchtfolge, verändert. Meist werden naturnahe Habitate als wertvolle Quelle von Organismen betrachtet, aber auch landwirtschaftlich genutzte Habitate können wertvolle Ressourcen zur Verfügung stellen und damit den Spillover von Organismen in andere Habitate initiieren. Massentrachten, wie Raps, sind solche wertvollen Ressourcen für Bestäuber. Bestäuber können von Rapsfeldern auf andere Habitate überschwappen, die ihnen alternative Futterquellen bieten. Der Schwerpunkt dieser Dissertation liegt auf der Beurteilung des Einflusses von Raps auf Bestäuber in Agrarlandschaften anhand der Betrachtung von Effekten (1) auf unterschiedlichen zeitlichen Ebenen (von Effekten während der Blühperiode des Rapses, Kapitel II & IV,  über mittelfristige Effekte auf eine zweite blühende Feldfrucht, Kapitel III, bis hin zu Spillover-Effekten in die Blühperiode des nächsten Jahres, Kapitel IV), (2) in naturnahen (Kapitel II) und landwirtschaftlich genutzten (Kapitel III, IV) Habitaten und (3) für unterschiedliche Bestäubergruppen, die sich in ihrem Lebenszyklus unterscheiden (Kapitel II, III, IV).
In dieser Dissertation wurden Effekte von Raps auf allen untersuchten zeitlichen Ebenen gefunden – sowohl kurzfristig während der Rapsblüte als auch langfristig in einer spätblühenden Massentracht und sogar im nächsten Jahr während der Rapsblüte. Diese Effekte können Folgen für die Bestäubung von Kultur- und Wildpflanzen und auch für den Schutz von Bestäubern haben. Es ist wichtig, darauf hinzuweisen, dass die Effekte auf unterschiedlichen zeitlichen Ebenen abhängig von dem untersuchten Habitat (landwirtschaftlich genutzte, verschiedene naturnahe Habitate), sowie der untersuchten Bestäubergruppe sind. Je mehr die Bestäuber in ihrer Aktivitätsperiode mit der Blütezeit von Raps übereinstimmen und je mehr sie auf Blütenressourcen in ihrem Lebenszyklus angewiesen sind, umso größer scheint ihre Reaktion. Effekte wurden für Wildbienen, nicht aber für Schwebfliegen und Honigbienen gefunden. Darüber hinaus ist auch die Verfügbarkeit von naturnahen Habitaten in der Landschaft wichtig und kann die Effekte des Rapses beeinflussen. Die Langlebigkeit der Effekte von Raps zeigt die Bedeutung der Integration von unterschiedlichen zeitlichen Ebenen in die Untersuchung von Ökosystem-Dienstleistungen, nicht nur für Bestäuber, sondern auch für andere Artengruppen, die Ökosystem-Dienstleistungen erbringen.
KW  - Raps
KW  - Bestäuber
KW  - Bienen <Überfamilie>
KW  - Ackerrandstreifen
KW  - Schwebfliegen
KW  - mass-flowering crops
KW  - semi-natural habitats
KW  - temporal spillover
KW  - Massentrachten
KW  - naturnahe Habitate
KW  - zeitlicher Spillover
KW  - sunflowers
KW  - Sonnenblumen
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-96844
N1  - Kapitel IV. ist mittlerweile in einer überarbeiteten Version veröffentlicht als: V. Riedinger, O. Mitesser, T. Hovestadt, I. Steffan-Dewenter, A. Holzschuh (2015). Annual dynamics of wild bee densities: attractiveness and productivity effects of oilseed rape. Ecology 96:1351-1360.
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TY  - THES
A1  - Rohleder, Florian
T1  - The Intricate Network of Replication-dependent Interstrand Crosslink DNA Repair
T1  - Das komplexe Netzwerk der replikationsabhängigen Reparatur von DNA-Quervernetzungen
N2  - The Fanconi anemia (FA) pathway is a replication-dependent DNA repair mechanism which is essential for the removal of interstrand crosslink (ICL) DNA damages in higher eukaryotes (Moldovan and D’Andrea, 2009). Malfunctions in this highly regulated repair network lead to genome instability (Deans and West, 2011). Pathological phenotypes of the disease FA which is caused by mutations in the eponymous pathway are very heterogeneous, involving congenital abnormalities, bone-marrow failure, cancer predisposition and infertility (Auerbach, 2009). The FA pathway comprises a complex interaction network and to date 16 FA complementation groups and associated factors have been identified (Kottemann and Smogorzewska, 2013). Additionally, components of nucleotide excision repair (NER), homologous recombination repair (HRR), and translesion synthesis (TLS) are involved and coordinated by the FA proteins (Niedzwiedz et al., 2004; Knipscheer et al., 2009). One of the FA proteins is the DEAH helicase FANCM. In complex with its binding partners FAAP24 and MHF1/2 it binds the stalled replication fork and activates the FA damage response (Wang et al., 2013). However, the exact steps towards removal of the ICL damage still remain elusive.

To decipher the underlying process of FA initiation by FANCM, this thesis mainly focuses on the archaeal FANCM homolog helicase-associated endonuclease for fork-structured DNA (Hef). Hef from the archaeal organism Thermoplasma acidophilum (taHef) differs from other archaeal Hef proteins and exclusively comprises an N-terminal helicase entity with two RecA and a thumb-like domain while others additionally contain a nuclease portion at the C-terminus. I solved the crystal structure of full-length taHef at a resolution of 2.43 Å. In contrast to the crystal structure of the helicase domain of Hef from Pyrococcus furiosus (pfHef), taHef exhibits an extremely open conformation (Nishino et al., 2005b) which implies that a domain movement of the RecA-like helicase motor domains of 61° is possible thus highlighting the flexibility of helicases which is required to translocate along the DNA. However, small-angle x-ray scattering (SAXS) measurements confirm an intermediate conformation of taHef in solution indicating that both crystal structures represent rather edge states. Most
importantly, proliferating cell nuclear antigen (PCNA) was identified as an interaction partner of Hef. This interaction is mediated by a highly conserved canonical PCNA interacting peptide (PIP) motif. Intriguingly, the presence of PCNA does not alter the ATPase nor the helicase activity of taHef, thus suggesting that the interaction is entirely dedicated to recruit taHef to the replication fork to fulfill its function. Due to a high level of flexibility the taHef-taPCNA complex could not be crystallized and therefore SAXS was utilized to determine a low-resolution model of this quaternary structure.

This newly discovered PCNA interaction could also be validated for the eukaryotic FANCM homolog Mph1 from the thermophilic fungus Chaetomium thermophilum (ctMph1). As the first step towards the characterization of this interaction I solved the crystal structure of PCNA from Chaetomium thermophilum (ctPCNA).

Furthermore, it was possible to achieve preliminary results on the putative interaction between the human proteins FANCM and PCNA (hsFANCM, hsPCNA). In collaboration with Detlev Schindler (Human Genetics, Würzburg) and Weidong Wang (National Institute on Aging, Baltimore, USA) co-immunoprecipitation (CoIP) experiments were performed using hsFANCM and hsPCNA expressed in HEK293 cells. Although an interaction was reproducibly observed in hydroxyurea stimulated cells
further experiments and optimization procedures are required and ongoing.
N2  - Der Fanconi Anämie (FA) Signalweg ist ein replikationsabhängiger DNA-Reparaturmechanismus, der grundlegend zur Beseitigung von DNA-Schäden in Form von intermolekularen Quervernetzungen (ICL) beiträgt (Moldovan and D’Andrea, 2009). Fehlfunktionen in diesem stringent regulierten Reparaturnetzwerk führen somit zu Genominstabilität (Deans and West, 2011). Der pathologische
Phänotyp der Krankheit FA, die durch Mutationen in dem gleichnamigen DNA-Reparatur Signalweg verursacht wird, ist sehr heterogen und umfasst angeborene Deformationen, Knochenmarksversagen, eine erhöhte Tumor Disposition sowie Infertilität (Auerbach, 2009). Der FA Mechanismus ist ein komplexes Netzwerk und bisher wurden 16 FA Komplementationsgruppen sowie weitere beteiligte Faktoren identifiziert (Kottemann and Smogorzewska, 2013). Zusätzlich sind Komponenten der Nukleotid-Exzisionsreparatur (NER), der homologen Rekombinationsreparatur (HRR) und Transläsionssynthese (TLS) involviert, die durch FA Proteine koordiniert werden (Niedzwiedz et al., 2004; Knipscheer et al., 2009). Eines der FA Proteine ist die DEAH Helikase FANCM. Im Komplex mit seinen Interaktionspartnern FAAP24 und MHF1/2 bindet FANCM an die durch den ICL Schaden zum Stillstand gekommene Replikationsgabel und aktiviert die FA Schadensantwort (Wang et al., 2013). Die weiteren Schritte, die zur Entfernung des ICL Schadens führen, sind jedoch weitestgehend ungeklärt.

Zur Aufklärung der Initiation des FA Mechanismus und der Rolle, die das FANCM dabei spielt, wurde in dieser Arbeit hauptsächlich das archaische FANCM Homolog Helicase-associated Endonuclease for Fork-structured DNA (Hef) analysiert. Hef aus dem archaischen Organismus Thermoplasma acidophilum (taHef) unterscheidet sich von anderen archaischen Hef Proteinen und besteht ausschließlich aus einem N-terminalen Helikase-Abschnitt mit zwei RecA und einer thumb-like Domäne, während andere Hef Proteine am C-Terminus zusätzlich eine Nuklease-Domäne besitzen. Ich habe die Kristallstruktur des taHef Proteins bei einer Auflösung von 2,43 Å gelöst. Im Gegensatz zur Kristallstruktur eines vergleichbaren Hef-Konstruktes aus Pyrococcus
furiosus (pfHef) (Nishino et al., 2005b) liegt in taHef eine extrem offene Konformation der beiden RecA-Domänen vor, was impliziert, dass eine Bewegung der RecA-ähnlichen Helikase Motordomänen um 61° möglich ist und zudem die zur Translokation entlang der DNA notwendige Flexibilität von Helikasen verdeutlicht. Messungen mittels Kleinwinkelröntgenstreuung (SAXS) deuten hingegen auf eine intermediäre Konformation des taHef Proteins in Lösung hin, wodurch beide Kristallstrukturen als eher Randzustände angesehen werden können. Besonders hervorzuheben ist, dass das Protein Proliferating Cell Nuclear Antigen (PCNA) als Hef Interaktionspartner identifiziert wurde. Diese Interaktion wird durch ein hoch-konserviertes kanonisches PCNA Interaktionspeptid-Motiv vermittelt. Interessanterweise beeinflusst PCNA aber weder die ATPase noch die Helikase Aktivität von taHef, was darauf hindeutet, dass diese Interaktion nur zur Rekrutierung des Hef Proteins zur Replikationsgabel dient. Wegen des hohen Maßes an Flexibilität konnte der taHef-taPCNA Komplex nicht kristallisiert werden, wohingegen SAXS Messungen erfolgreich waren und ein Model bei niedriger Auflösung konnte erhalten werden.

Diese nachgewiesene Interaktion zwischen Hef und PCNA konnte auch für das eukaryotische FANCM Homolog Mph1 aus dem thermophilen Pilz Chaetomium thermophilum (ctMph1) bestätigt werden. Als ersten Schritt zur Charakterisierung dieser Interaktion habe ich die Kristallstruktur von PCNA aus Chaetomium thermophilum (ctPCNA) gelöst.

Weiterhin war es möglich, vorläufige Resultate bezüglich der mutmaßlichen Interaktion zwischen den humanen Proteinen FANCM und PCNA (hsFANCM,
hsPCNA) zu erhalten. In Kooperation mit Detlev Schindler (Humangenetik, Würzburg) und Weidong Wang (National Institute on Aging, Baltimore, USA) wurden Co-Immunopräzipitations-Experimente (CoIP) mit humanem FANCM und humanem PCNA aus HEK293-Zellen durchgeführt. Obwohl eine Interaktion in Hydroxyurea-stimulierten Zellen reproduzierbar nachgewiesen werden konnte, sind
weitere Experimente notwendig, um diese Interaktion zu charakterisieren.
KW  - DNS-Reparatur
KW  - DNA Repair
KW  - Fanconi Anemia
KW  - Structural Biology
KW  - Fanconi-Anämie
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-113121
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TY  - THES
A1  - Böcker, Clemens-Alexander
T1  - Intrazelluläre Signaltransduktionsprozesse bei der Öffnung des Perineuriums
T1  - Intracellular signaling pathways in permeabilisation of the perineurial barrier
N2  - Fragestellung: Experimentelle Ansätze zur selektiven Blockade von nozizeptiven Neuronen sind in vivo stark durch die Diffusionsbarriere des Perineuriums eingeschränkt, die das Vordringen von hydrophilen Substanzen zu ihrem Wirkort verhindert. Entscheidend für diese Barrierefunktion sind Tight Junctions zwischen Perineuralzellen, an deren Ausbildung das Transmembranprotein Claudin-1 beteiligt ist. In Vorarbeiten wurde gezeigt, dass die periphere Injektion einer 10 % NaCl-Lösung zur vorübergehenden Öffnung des Perineuriums führt. Dabei kommt es zur Freisetzung der Matrix-Metalloproteinase 9 (MMP9), die über Interaktion mit dem low density lipoprotein receptor-related protein 1 (LRP-1) Rezeptor eine Konzentrationsabnahme von Claudin-1 bewirkt. Durch perineurale Koinjektion von 10 % NaCl mit dem Opioidagonisten DAMGO ([D-Ala2, N-MePhe4, Gly-ol]-Enkephalin) bzw. Tetrodotoxin ist damit im Verhaltensexperiment ein analgetischer Effekt auszulösen. Beobachtungen an der Blut-Hirn-Schranke konnten eine Öffnung über Interaktion von tPA mit LRP-1 zeigen. In dieser Studie sollten die Barriereöffnung sowie intrazelluläre Signalprozesse, die an der Öffnung des Perineuriums beteiligt sind, unter verschiedenen Bedingungen (hypertone NaCl-Lösung, MMP9 und tPA) charakterisiert werden. 
Methodik: MMP9, 10 % NaCl-Lösung, tPA oder Erk Inhibitor (PD 98059) wurden mit Hilfe eines Nervenstimulators perineural an den N. ischiadicus von Wistar-Ratten injiziert. Danach wurden zu verschiedenen Zeitpunkten Nerven entnommen, um im Western Blot die Claudin-1 Expression in der Membranfraktion sowie die Phosphorylierung der intrazellulären Signalproteine Erk und Akt darzustellen. Nach perineuraler Injektion von tPA wurden in Schmerzverhaltenstests die Barriere öffnenden Wirkungen und immunhistochemisch und im Western Blot Auswirkungen auf die Konzentration von Claudin-1 und pErk untersucht.
Ergebnisse: Nach peripherer Injektion der 10 % NaCl-Lösung war über einen Zeitraum von 5-120 min eine Reduktion von Claudin-1 in der Membranfraktion und eine verstärkte Phosphorylierung von Erk nicht aber von Akt zu beobachten. Die Konzentrationszunahme von pErk wurde dabei nur im Perineurium, nicht im Nerveninneren nachgewiesen. Ebenso führte die periphere Injektion von MMP9 zu reduziertem Claudin-1 und einer verstärkten Phosphorylierung von Erk In Verhaltensexperimenten konnte gezeigt werden, dass die Injektion des Erk-Inhibitors PD98059 dosisabhängig zur Aufhebung der Antinozizeption führte, die nach Gabe von DAMGO in 10 % NaCl zu beobachten war. PD98059 blockierte den Abbau von Claudin-1 nach Injektion von 10 % NaCl. Perineurale Koinjektion von aktivem tPA (als LRP-1 Ligand) und DAMGO ermöglicht ebenfalls antinozizeptive Effekte. Immunhistochemisch und im Western Blot zeigte sich bei verschiedenen Dosierungen von aktivem tPA eine Konzentrationsabnahme von Claudin-1, eine verstärkte Phosphorylierung von Erk war jedoch nicht nachzuweisen. Nach Injektion von enzymatisch inaktiviertem tPA konnte nach einer Stunde keine Claudin-1 Konzentrationsänderung beobachtet werden.
Interpretation: Nach Injektion von 10 % NaCl kommt es zur verstärkten Phosphorylierung von Erk, die sich durch eine Interaktion der MMP9 Hemopexin- Domäne (MMP9-PEX) mit dem LRP-1 Rezeptor erklären lässt. Folge dieser Signalprozesse ist eine Konzentrationsabnahme von Claudin-1 und eine erhöhte Permeabilität des Perineuriums. Ähnlich zeigen erste Experimente auch nach Injektion von tPA eine Konzentrationsabnahme von Claudin. Damit bietet LRP-1 einen innovativen Angriffspunkt, um auch in vivo durch Öffnung des Perineuriums neue hydrophile Medikamente zur selektiven Blockade von Schmerzfasern zu nutzen.
N2  - Introduction: Approaches for the selective blockade of nociceptive neurons are limited in-vivo by the perineurial barrier, which prevents delivery of hydrophilic drugs to the peripheral nerve. The perineurium is composed of a basal membrane with a layer of perineurial cells and tight junctions limiting paracellular permeability. The tight junction protein claudin-1 is expressed in the perineurium and associated with permeability changes. Perineurial injection of hypertonic saline (HTS) has been used to increase perineurial permeability. Injection of HTS leads to a release of the matrix metalloproteinase 9 (MMP9), which induces down-regulation of claudin-1 by binding to the low density lipoprotein receptor-related protein1 (LRP-1). Perisciatic injection of HTS together with the opioid-receptor agonist DAMGO ([D-Ala2, N-MePhe4, Gly-ol]-Enkephalin) results in a dose-dependent antinociceptive effect. Studies of the blood-brain-barrier suggest a barrier-opening effect of tPA by binding to LRP-1. In this study, we characterize intracellular signaling pathways, which are involved in opening the perineurial barrier after application of different agents (HTS, MMP9 and tPA).
Methods: MMP9, HTS, tPA or Erk-Inhibitor PD98059 were injected perisciatically in Wistar rats. Sciatic nerves were harvested after indicated time points and used for Western Blotting or Immunofluorescence experiments. 
Results: Perisciatic injection of HTS transiently enhanced Erk phosphorylation in the sciatic nerve beginning 5 min after application. Erk protein expression remained unchanged. The increase of Erk phosphorylation was confined to the perineurium. Application of recombinant MMP9 perisciatically also resulted in phosphorylation of ERK within the first 30 min. Perisciatic injection of the Erk inhibitor PD98059 dose-dependently and almost completely blocked the ability of HTS to facilitate DAMGO-induced increases in mechanical nociceptive thresholds and blocked the reduction in claudin-1 content  after HTS injection at the sciatic nerve.  In contrast, neither perineurial treatment with HTS nor MMP9 changed the phosphorylation of the Akt kinase in the perineurium. Perisciatic injection of tPA (as a LRP-1 ligand) and DAMGO also resulted in an increase of mechanical nociceptive thresholds. Immunofluorescence and Western Blots revealed a down-regulation of claudin-1 after injection of different concentrations of tPA. However, injection of tPA did not result in an enhanced Erk phosphorylation. No change in claudin-1 concentration was observed after perisciatic injection of enzymatic inactive tPA. 
Discussion: Perisciatic injection of HTS results in an increased phosphorylation of Erk. This seems to be mediated by a release of MMP9 and binding of its hemopexin domain to LRP-1. Activation of the Erk signaling pathway leads to a down-regulation of claudin-1 and an increased permeability of the perineurial barrier. Similarly, injection of tPA (a known LRP-1 agonist) also results in a decreased claudin-1 concentration. Our findings reveal LRP-1 as a unique molecular target to allow for specific antinociception by controlled opening of the perineurial barrier.
KW  - peripherer Nerv
KW  - Schmerz
KW  - Perineurium
KW  - Erk
KW  - Claudin-1
KW  - LRP1
KW  - rtPA
KW  - perineurium
KW  - Erk
KW  - claudin-1
KW  - LRP1
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-132949
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TY  - THES
A1  - Thierschmann, Holger
T1  - Heat Conversion in Quantum Dot Systems
T1  - Wärmeumwandlung in Quantenpunktsystemen
N2  - This thesis treats the thermopower and other thermal effects in single quantum dots (QD) and quantum dot systems. It contributes new experimental results to the broad and active field of research on thermoelectrics in low dimensional systems. The thermopower experiments discussed in this work focus on QDs which exhibit a net spin and on tunnel-coupled double QDs (DQD). Furthermore, experiments are presented which address the realization of a QD device which extracts thermal energy from a heat reservoir and converts it into a directed charge current in a novel way.

The samples used for these investigations have been fabricated from GaAs/AlGaAs heterostructures which contain a two dimensional electron gas. Using optical and electron beam lithography, the devices have been realized by means of the top-gate technology. All experiments have been performed at low temperature. In order to create a controllable temperature difference in the samples the current heating technique has been used. These experimental basics as well as fundamentals of electric and thermoelectric transport are introduced in Part I of this thesis.

The experiments on the thermopower of a single QD are described in Part II. Essentially, they deal with the problem of how a single spin situated on a QD influences the thermoelectric properties of the system. In this context, the Kondo-effect plays a crucial role. Generally, the Kondo effect is the result of a many-body state which arises from an antiferromagnetic coupling of a magnetic impurity with the surrounding conduction electrons. Here, the magnetic impurity is represented by a QD which is occupied with an odd number of electrons so that it exhibits a net spin. For the first time the thermopower of a Kondo-QD has been studied systematically as a function of two parameters, namely the QD coupling energy and the sample temperature. Both parameters are crucial quantities for Kondo-physics to be observed. Based on these data, it is shown that the thermopower line shape as a function of QD energy is mainly determined by two competing contributions: On the one hand by the enhanced density of states around the Fermi level due to Kondo-correlations and on the other hand by thermopower contributions from the Coulomb resonances. Furthermore, the experiments confirm theoretical predictions which claim that the spectral DOS arising from Kondo-correlations shifts away from the Fermi level for those QD level configurations which are not electron-hole symmetric. Comparison with model calculations by T. Costi and V. Zlatic [Phys. Rev. B 81, 235127 (2010)] shows qualitative and partly even quantitative agreement. A finite thermovoltage at the center of the Kondo-region, which occurred in previous investigations, is also observed in the experiments presented here. It is not covered by the current theory of the Kondo effect. The dependence of this signal on temperature, coupling energy and magnetic field, which differ from non-Kondo regions, is analyzed. In order to clarify the physics behind this phenomenon further studies are desirable.         
Furthermore, it is shown by variation of the QD coupling energy over a wide range that Kondo-correlations can be detected in the thermopower even in the regime of very weak coupling. In contrast, no Kondo signatures are visible in the conductance in this energy range. It is found that in the limit of weak coupling the Kondo effect causes the thermopower to exhibit a diminished amplitude in close vicinity of a conductance resonance. Subsequent filling of spin-degenerate states then leads to a thermopower amplitude modulation (odd-even-effect). Although this effect had been observed in previous studies, no connection to Kondo physics had been established in order to explain the observations. 
Hence, the experiments on a single QD presented in this thesis provide unique insight into the complex interplay of different transport mechanisms in a spin-correlated QD. Moreover, the results confirm the potential of thermopower measurements as a highly sensitive tool to probe Kondo-correlations. 

In Part III thermal effects are investigated in systems which contain two coupled QDs.
Such QD-systems are particularly interesting with respect to thermoelectric applications: Many proposals utilize the extremely sharp energy filtering properties of such coupled QDs and also different kinds of inter dot coupling to construct novel and highly efficient thermoelectric devices. In the present work, thermopower characterizations are performed on a tunnel-coupled DQD for the first time. The key result of these investigations is the thermopower stability diagram. Here it is found, that in such a system maximal thermopower is generated in the vicinity of the so-called triple points (TP) at which three charge states of the DQD are degenerate. Along the axis of total energy, which connects two adjacent TP, a typical thermopower line shape is observed. It is explained and modeled within an intuitive picture that assumes two transport channels across the DQD, representing the TP. For those regions which are far away from the TP, the thermopower turns out to be very sensitive to the relative configuration of the QD energies. The conductance and thermopower data are well reproduced within a model that assumes transport via molecular states. Integration of both models into one then allows model calculations for a complete stability cell in conductance and thermopower to be done.
Furthermore, experiments on two capacitively coupled QDs are presented. In these studies the focus lies on testing the feasibility of such systems for the manipulation and generation of charge currents from thermal energy. In a series of experiments it is shown that such a system of QDs can be utilized to increase or decrease a current flowing between two electron reservoirs by varying the temperature in a third reservoir. This effect is based on the cross-correlation of occupation fluctuations of the individual QDs. These are positive for certain QD energy level configurations and negative for others, which increases or decreases the charge current in the experiments, respectively. In the stability diagram this is manifested in a characteristic clover leaf shaped structure of positive and negative current changes in vicinity of the TP. All main experimental results are reproduced qualitatively in simple model calculations. Due to the close analogy between electrical and thermal conductance of a QD, this effect of thermal switching can, in principle, also be used to built a thermal transistor.  
Finally, it is shown that a system consisting of two Coulomb-coupled QDs, which couple a hot electron reservoir electrostatically to two cold electron reservoirs, can be utilized as a novel device which extracts heat from its environment and converts it into a directed charge current. The idea of this heat-to-current converter (HCC) was first proposed by R. Sánchez and M. Büttiker [Phys. Rev. B 83, 085428 (2011)]. It is not only characterized by the novelty of its working principle but also by the fact, that it decouples the directions of charge current and energy flow. In the experiments presented here, such HCC-currents are identified unambiguously: For certain QD-level configurations an electric current between the two cold reservoirs is observed if the temperature in the third reservoir is increased. The direction of this current is shown to be independent of an external voltage. In contrast, the direction of the current exhibits a characteristic dependence on the tunneling coefficients of the QDs, as predicted by theory: By adjusting the thickness and the shape of the respective tunnel junctions, a charge current can be generated between two cold reservoirs, and it can even be inverted. The experimental observations are quantitatively reproduced by model calculations by R. Sánchez and B. Sothmann. Thus, the results represent direct evidence for the existence of HCC-currents. Due to the novelty of the working principle of the HCC and its relevance from a fundamental scientific point of view, the results presented here are an important step towards energy harvesting devices at the nano scale.
N2  - Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Thermokraft und anderen thermischen Effekten in einzelnen Quantenpunkten (QP) und Quantenpunktsystemen. Sie liefert durch neue experimentelle Ergebnisse einen Beitrag zu dem breiten und besonders in jüngster Zeit stark beachteten Themenkomplex der Thermoelektrik in niedrigdimensionalen Systemen. Im Fokus stehen hier die Thermokraft von spin-besetzten QP und tunnelgekoppelten Doppelquantenpunkten (DQP) sowie die Realisierung von neuartigen W\ärmemaschinen mit Hilfe von QP-Systemen.

Die für diese Untersuchungen verwendeten Proben wurden mit Hilfe der sogenannten split-gate Technologie lithographisch in einem zweidimensionalen Elektronengas innerhalb des Halbleiterschichtsystems GaAs/AlGaAs realisiert. Sämtliche Experimente wurden bei tiefen Systemtemperaturen durchgeführt. Zur kontrollierten Erzeugung einer Temperaturdifferenz wurde die sogenannte Stromheiztechnik verwendet. Diese experimentellen Grundlagen sowie allgemeine Hintergründe zur Physik von elektrischem und thermoelektrischem Transport werden im Gundlagenteil, Teil I, behandelt.  

Die Thermokraftexperimente an einzelnen QP sind in Teil II dieser Arbeit beschrieben. Sie befassen sich im Kern mit der Frage, auf welche Art einzelne Spins in einem QP die Thermokraft des Systems beeinflussen. In diesem Zusammenhang ist der Kondoeffekt von zentraler Bedeutung. Der Kondoeffekt resultiert allgemein aus einem Vielteilchenzustand, der durch die antiferromagnetische Kopplung einer magnetischen Verunreinigung mit Leitungselektronen der angrenzenden Reservoire hervorgerufen wird. Die magnetische Verunreinigung wird hier durch einen QP dargestellt, der Aufgrund einer ungeraden Besetzungszahl von Elektronenspins ein magnetisches Moment besitzt. In den präsentierten Experimenten wird erstmals systematisch der Verlauf der Thermokraft eines Kondo-QP in Abhängigkeit von den beiden Parametern Kopplungsenergie und Systemtemperatur untersucht. Diese beiden Parameter legen im Wesentlichen die Ausprägung des Kondozustandes fest. Auf der Basis dieser Daten wird gezeigt, dass der Verlauf der Thermokraft maßgeblich von dem konkurrierenden Einfluss zweier Beiträge bestimmt wird: Einerseits der Thermokraft resultierend aus einer erhöhten Zustandsdichte nahe der Fermienergie aufgrund von Kondokorrelationen und andererseits dem Beitrag der Coulombresonanzen. Des Weiteren belegen die Experimente die theoretisch vorhergesagte Verschiebung der spektralen Zustandsdichte auf dem QP weg von der Fermienergie, und zwar für solche Energieniveaukonfigurationen, welche nicht elektron-loch-symmetrisch sind. 
Vergleiche mit numerischen Berechnungen von T. Costi und V. Zlatic [Phys. Rev. B 81, 235127 (2010)] zeigen qualitative und teilweise sogar quantitative Übereinstimmung. Eine im Zentrum des Kondobereiches entstehende, elektronenartige Thermospannung, wie sie bereits in früheren Untersuchungen zum Kondoeffekt beobachtet wurde, kann auch in den Experimenten hier festgestellt werden. Sie wird durch die gegenwärtige Theorie zum Kondoeffekt nicht erklärt. Die experimentell gefundenen Abhängigkeiten dieses Signals von Temperatur, Kopplungsenergie und Magnetfeld unterscheiden sich von denen in Nicht-Kondobereichen und werden analysiert. Zur Klärung des physikalischen Hintergrundes dieses Phänomens sind weiterführende Experimente wünschenswert.
Durch Variation der Kopplungsenergie über einen sehr weiten Bereich wird zudem gezeigt dass sich Kondokorrelationen noch bis hin zu sehr schwacher Kopplung in der Thermokraft nachweisen lassen. In diesen Energiebereichen weist der entsprechende Leitwert keinerlei Kondosignaturen mehr auf. Für die Thermospannung bewirkt der Kondoeffekt im Grenzfall schwacher Kopplung eine Reduktion der Amplitude nahe der Coulombresonanzen. Bei regelmäßiger Auffüllung von spin-entartetn QP-Orbitalen führt dies zu einer Amplitudenmodulation (Ungerade-Gerade-Effekt), wie sie bereits in früheren Arbeiten beobachtet, dort jedoch nicht mit Kondokorrelationen in Verbindung gebracht wurde. In ihrer Summe geben die Experimente auf einzigartige Weise neue Einblicke in das komplexe Zusammenwirken verschiedener Transportmechanismen in einem spinkorrelierten QP. Sie belegen das Potenzial von Thermokraftmessungen als hochsensitives Instrument zur Erforschung von Kondokorrelationen.


In Teil III werden thermische Effekte in Systemen untersucht, welche zwei gekoppelte QP enthalten. Solche QP-Systeme sind insbesondere für thermoelektrische Anwendungen interessant: Zahlreiche Vorschläge nutzen die besonders präzisen Energiefiltereigenschaften von gekoppelten QP, aber auch unterschiedliche Arten der Kopplung zwischen den QP, zur Konzeption von neuen, hocheffizienten thermoelektrischen Bauteilen und neuartigen Wärme-Strom-Wandlern. In der vorliegenden Arbeit werden erstmalig Thermokraftmessungen an einem tunnelgekoppelten DQP in serieller Anordnung untersucht. Das zentrale Ergebnis dieser Experimente ist das Thermokraftstabilitätsdiagramm. Hier lässt sich beobachten, dass das System in der Region um die Tripelpunkte (TP), an denen drei Ladungszustände des DQP entartet sind, maximale Thermospannungen erzeugt. Entlang der Achse der Gesamtenergie wird ein charakteristischer Verlauf der Thermospannung beobachtet, der unter Annahme zweier Transportkanäle über den DQP, die TP, erklärt und modelliert werden kann. Abseits der TP zeigt sich, dass die Thermospannung höchst sensitiv auf die relative Anordnung der einzelnen QP-Energien reagiert. Eine Beschreibung des Ladungstransports durch molekülartige Zustände gibt hier die experimentellen Beobachtungen sehr gut wieder. Zusammenführung der Modelle für den Bereich nahe und fernab der TP erlaubt schliesslich die vollständige Modellierung des Stabilitätsdiagramms in Leitwert und Thermokraft.

Des Weiteren werden Experimente an QP-Systemen mit zwei kapazitiv gekoppelten QP gezeigt. Hier steht die Nutzung solcher Systeme zur Manipulation oder Generation von elektrischen Strömen durch thermische Energie im Mittelpunkt. Es wird gezeigt, dass sich ein System kapazitiv gekoppelter QP eignet, den elektrischen Strom zwischen zwei Elektronenreservoiren durch Änderung der Temperatur in einem dritten Reservoir kontrolliert zu vergrössern oder zu vermindern. 
Der Effekt basiert dabei auf der Kreuzkorrelation der Elektronenbesetzungsfluktuation der beiden QP, welche in einigen QP-Energiekonstellationen positiv und in anderen Einstellungen negativ ist. So führt ersteres in den Experimenten bei Erhöhung der Temperatur zu einer Vergrösserung, letzters zu einer Verminderung des Stromflusses. Im Stabilitätsdiagramm erzeugt dieser Mechansimus ein charakteristisches Kleeblattmuster aus positiven und negativen Stromänderungen im Bereich der TP. Durch einfache Modellrechnungen können sämtliche experimentellen Beobachtungen qualitativ reproduziert werden. Aufgrund der Analogie zwischen Ladungstransport und Wärmetransport in einem QP ist auch eine Funktionsweise als rein thermischer Transistor denkbar.     
Schliesslich wird nachgewiesen, dass ein solches System aus zwei elektrostatisch wechselwirkenden QP und drei Elektronenreservoiren dazu genutzt werden kann, um auf neuartige Weise thermische Energie in einen gerichteten Ladungsstrom umzuwandeln. Das Konzept dieses Wärme-Strom-Wandlers (engl: Heat-to-Current Converter, HCC) folgt dabei einem Vorschlag von R. Sánchez und M. Büttiker [Phys. Rev. B 83, 085428 (2011)]: Es zeichnet sich nicht nur dadurch aus, dass der zugrundeliegende Mechanismus der Wärmewandlung neu ist, sondern auch dadurch, dass in diesem System die Richtungen von elektrischem Strom und Wärmestrom voneinander entkoppelt sind. In den hier präsentierten Experimenten können solche HCC-Ströme eindeutig nachgewiesen werden: Für bestimmte QP-Energiekonfigurationen wird ein elektrischer Strom zwischen den beiden kalten Reservoiren beobachtet, wenn die Temperatur in dem dritten Reservoir erhöht wird. Es wird gezeigt, dass die Richtung dieses Stroms unabhängig von einer extern angelegten Spannung ist. Die Stromrichtung läßt sich jedoch, wie durch die Theorie gefordert, durch Änderung der Tunnelkoeffizienten der QP beeinflussen. Sie kann durch Variation der Dicke und der Form der entsprechenden Tunnelbarrieren invertiert werden. Die experimentellen Beobachtungen werden durch Modellrechnungen von B. Sothmann und R. Sánchez quantitativ reproduziert. Sie sind somit ein direkter Beleg für die Existenz von HCC-Strömen. Aufgrund der Neuartigkeit des Konzepts und seiner Bedeutung für weitere thermoelektrische Anwendungen sind die hier präsentierten Ergebnisse ein wichtiger Schritt auf dem Weg hin zur Realisierung von Wärmemaschinen auf der Nanoskala.
KW  - Quantenpunkt
KW  - Thermoelektrizität
KW  - multi-terminal devices
KW  - coulomb coupled quantum dots
KW  - thermoelectrics
KW  - heat conversion
KW  - single electron transistor
KW  - Coulomb-Blockade
KW  - Kondo-Effekt
KW  - Energy Harvesting
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-133348
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TY  - THES
A1  - Vögtle, Timo
T1  - Studies on receptor signaling and regulation in platelets and T cells from genetically modified mice
T1  - Studien zur Signaltransduktion und Regulierung von Rezeptoren in Thrombozyten und T-Zellen genetisch veränderter Mäuse
N2  - Receptors with tyrosine-based signaling motifs control essential functions of hematopoietic cells, including lymphocytes and platelets. Downstream of the platelet receptor glycoprotein (GP) VI and the T cell receptor (TCR) the immunoreceptor tyrosine-based activation motif (ITAM) initiates a signaling cascade that involves kinases, adapter and effector proteins and finally leads to cellular activation. This thesis summarizes the results of three studies investigating different aspects of receptor signaling and regulation in platelets and T cells.
In the first part, the impact of constitutive Ca2+ influx on TCR signaling and T cell physiology was investigated using a transgenic mouse line with a mutation in the Ca2+ sensor stromal interaction molecule 1 (STIM1). The elevated cytoplasmic Ca2+ level resulted in an altered phosphorylation pattern of the key enzyme phospholipase (PL) Cγ1 in response to TCR stimulation, but without affecting its enzymatic activity. Withdrawal of extracellular Ca2+ or inhibition of the phosphatase calcineurin restored the normal phosphorylation pattern. In addition, there was a decrease in the release of Th2-type cytokines interleukin 4, 5 and 13 upon stimulation in vitro.
The second part of the thesis deals with the role of the adapter protein growth factor receptor-bound protein 2 (Grb2) in platelets using a megakaryocyte/platelet-specific knockout mouse line. Loss of Grb2 severely impaired signaling of GPVI and C-type lectin-like receptor 2 (CLEC-2), a related hemITAM receptor. This was attributed to defective stabilization of the linker for activation of T cells (LAT) signalosome and resulted in reduced adhesion, aggregation, Ca2+ mobilization and procoagulant activity downstream of (hem)ITAM-coupled receptors in vitro. In contrast, the signaling pathways of G protein-coupled receptors (GPCRs) and the integrin αIIbβ3, which do not utilize the LAT signalosome, were unaffected. In vivo, the defective (hem)ITAM signaling caused prolonged bleeding times, however, thrombus formation was only affected under conditions where GPCR signaling was impaired (upon acetylsalicylic acid treatment). These results establish Grb2 as an important adapter protein in the propagation of GPVI- and CLEC-2-induced signals.
Finally, the proteolytic regulation of the immunoreceptor tyrosine-based switch motif (ITSM)-bearing receptor CD84 in platelets was investigated. This study demonstrated that in mice CD84 is cleaved by two distinct and independent proteolytic mechanisms upon platelet activation: shedding of the extracellular part, which is exclusively mediated by a disintegrin and metalloproteinase (ADAM) 10 and cleavage of the intracellular C-terminus by the protease calpain. Finally, the analysis of soluble CD84 levels in the plasma of transgenic mice revealed that shedding of CD84 by ADAM10 occurs constitutively in vivo.
N2  - Rezeptoren mit Tyrosin-basierten Signaltransduktionsmotiven sind von fundamentaler Bedeutung für die Funktion hematopoietischer Zellen wie Lymphozyten und Thrombozyten. Unterhalb des Glykoproteins (GP) VI auf Thrombozyten und des T-Zell Rezeptors (TZR) auf T-Zellen initiiert das immunoreceptor tyrosine-based activation motif (ITAM) eine Signalkaskade, die Kinasen, Adapter- und Effektorproteine mit einbezieht und schlussendlich zur Aktivierung der Zelle führt. Die hier vorgelegte Arbeit fasst die Ergebnisse dreier Studien zusammen, die sich mit verschiedenen Aspekten der Signaltransduktion und Regulation von Rezeptoren in Thrombozyten und T-Zellen befasst.
Im ersten Teil wurde der Einfluss eines konstitutiven Ca2+-Einstroms auf die TZR Signalkaskade und T-Zell Funktion untersucht. Hierzu wurde eine transgene Mauslinie mit einer Mutation im Ca2+-Sensor stromal interaction molecule 1 (STIM1) verwendet. Die erhöhte zytoplasmatische Ca2+-Konzentration veränderte das Phosphorylierungsmuster der Phospholipase (PL) Cγ1, ein Schlüsselenzym der Signalkaskade, nach Stimulation des TZRs. Die enzymatische Aktivität der PLCγ1 blieb hierbei jedoch unverändert. In der Abwesenheit von extrazellulärem Ca2+ oder bei Inhibition der Phosphatase Calcineurin war das Phosphorylierungsmuster hingegen wieder normal. Darüber hinaus zeigten die T Zellen nach Stimulation in vitro eine verringerte Produktion von Interleukinen des Th2-Typs (Interleukin-4, 5 und 13).
Der zweite Teil der Arbeit befasst sich mit der Funktion des Adapterproteins growth factor receptor-bound protein 2 (Grb2) in Thrombozyten, die unter Zuhilfenahme einer Megakaryozyten- und Thrombozyten-spezifischen Knockout Mauslinie untersucht wurde. Hierbei zeigte es sich, dass der Verlust von Grb2 die Signaltransduktion von GPVI und des verwandten hemITAM-Rezeptors C type lectin-like receptor 2 (CLEC-2) schwer beeinträchtigt. Dies konnte auf eine mangelnde Stabilisierung des linker for activation of T cells (LAT) Signalosoms zurückgeführt werden und resultierte in einer verminderten Adhäsion, Aggregation, Ca2+-Mobilisierung und prokoagulatorischen Aktivität nach Aktivierung (hem)ITAM gekoppelter Rezeptoren in vitro. Im Gegensatz hierzu blieben die Signaltransduktionswege G-protein-gekoppelter Rezeptoren (GPCRs) und des Integrins αIIbβ3, die das LAT Signalosom nicht nutzen, unbeeinflusst. In in vivo Studien verursachte die beeinträchtigte (hem)ITAM Signaltransduktion eine verlängerte Blutungszeit der Mäuse, während die Entstehung von Thromben nur bei gleichzeitiger Hemmung von GPCR-Signalwegen (durch Acetylsalicylsäuregabe) vermindert war. Diese Ergebnisse etablieren Grb2 als ein wichtiges Adapterprotein in der Signaltransduktionskaskade von GPVI und CLEC-2.
Schließlich wurde im dritten Teil dieser Arbeit die proteolytische Regulation des Rezeptors CD84, der ein immunoreceptor tyrosine-based switch motif (ITSM) enthält, untersucht. In dieser Studie konnte gezeigt werden, dass CD84 in Mausthrombozyten durch zwei verschiedene und unabhängige proteolytische Mechanismen geschnitten wird: Zum einen durch Shedding des extrazellulären Teils, was ausschließlich durch die a disintegrin and metalloproteinase (ADAM) 10 bewerkstelligt wird, und zum anderen durch das Schneiden des intrazellulären C Terminus durch die Protease Calpain. Des Weiteren zeigte eine Untersuchung von Plasmaproben transgener Mäuse, dass das Shedding von CD84 durch ADAM10 konstitutiv in vivo erfolgt.
KW  - Thrombozyt
KW  - T-Lymphozyt
KW  - Rezeptor
KW  - Signaltransduktion
KW  - Calcium
KW  - Platelet
KW  - Thrombose
KW  - T cell
KW  - receptor signaling
KW  - calcium
KW  - ITAM
KW  - Hämostase
KW  - Metalloproteinasen
KW  - Adapterprotein
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-97114
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TY  - THES
A1  - Richl, Johannes
T1  - Die Bedeutung des Calcium-aktivierten Kalium-Kanals mit großer Leitfähigkeit im Rahmen der ischämischen Postkonditionierung gegen Myokardinfarkt
T1  - The role of calcium-activated potassium channel in the context of ischemic postconditioning against myocardial infarction
N2  - Ischämische Postkonditionierung beschreibt in der Kardioprotektion ein Phänomen bei dem kurze Wechsel von Reperfusion und Ischämie zu Beginn der Wiedereröffnung eines verschlossenen Gefäßes dazu führen den Ischämie/Reperfusions-Schaden zu begrenzen. Verschiedene Kaliumkanäle in der inneren mitochondrialen Membran sind in aktiviertem Zustand an der Kardioprotektion durch Konditionierung beteiligt. Die Rolle des Calcium-aktivierten Kalium-Kanals mit großer Leitfähigkeit (BKCa) in der ischämischen Postkonditionierung wurde bisher nicht untersucht. In der vorliegenden Arbeit wurde die Hypothese getestet, dass die ischämische Postkonditionierung durch den BKCa vermittelt wird. Derzeit wird die mPTP als wichtigster Endeffektor der Kardioprotektion in Prä- und Postkonditionierung beschrieben. Als weitere Hypothese wurde überprüft, ob die mPTP dem BKCa in der Signalvermittlung der ischämischen Postkonditionierung nachgeschaltet ist.    
Die Experimente wurden an einem etablierten in-vivo-Myokardinfarktmodell der Maus durchgeführt. Männliche C57BL6-Mäuse wurden randomisiert auf 13 verschiedene Gruppen verteilt. In den einzelnen Gruppen wurden IPOST sowie Aktivatoren und Inhibitoren von BKCa und mPTP in verschiedensten Kombinationen verabreicht. Es wurden die Infarktgrößen in den Gruppen bestimmt und miteinander verglichen. 
Es konnte gezeigt werden, dass der BKCa an der Kardioprotektion durch IPOST beteiligt ist. Die Blockade des BKCa hob die Effekte der IPOST auf. Auch die mPTP ist an der IPOST beteiligt. Durch Öffnung der mPTP mittels Atractyloside wurde die IPOST aufgehoben. Trotz der Blockade des BKCa durch Iberiotoxin führte CYC A in der Kombination IbTx+CYC A zur Infarktgrößenreduktion. In der Gruppe NS1619+ATRA fand sich eine Infarktgrößenreduktion gegenüber CON und ATRA. 
Insgesamt zeigt sich, dass IPOST kardioprotektiv ist und über BKCa und  mPTP vermittelt wird. Anhand der vorliegenden Ergebnisse kann eine mögliche Interaktion von BKCa und mPTP nicht abschließend beurteilt werden.
N2  - Ischemic postconditioning (IPOST) in cardioprotection describes a phenomenon that reduces ischemic/reperfusion-injury by short cycles of alternating reperfusion and ischemia at the beginning of reperfusion. Various potassium channels in the inner mitochondrial membrane are involved in postconditioning. The role of calcium-activated potassium channel (BKCa) in the context of ischemic postconditioning is still uncertain. The objective of this work was to test the hypothesis that ischemic postconditioning is mediated by BKCa. Currently it is believed that the mitochondrial permeability transition pore (mPTP) is the most important effector in cardioprotection by pre- and postconditioning. Therefore, another hypothesis was tested that ischemic postconditioning is mediated by BKCa upstream of mPTP. 
An established in-vivo mouse-model for myocardial infarction was used. Male C57Black/6 mice were randomly assigned to one of the 13 study groups (n=8). In the groups IPOST as well as activators and inhibitors of BKCa and mPTP were applied in different combinations (NS1619 = activator of BKCa, IbTx = inhibitor of BKCa, ATRA = activator of mPTP opening, CYC A = inhibitor of mPTP opening).  Infarct size was measured und compared.
It has been proven that IPOST is mediated by BKCa. Inhibition of BKCa reversed the effects of IPOST. It has also been proven that IPOST is mediated by mPTP. Inhibition of mPTP opening reversed the effects of IPOST. Despite inhibition of BKCa by Iberitoxin (IbTx), Cyclosporin A (CYC A) reduced infarct size in the the group IbTx+CYC A. In the group NS1619+ATRA infarct size was significantly reduced compared with the control group and Atractyloside (ATRA).
In conclusion this work demonstrates that IPOST against myocardial infarction is mediated by BKCa and mPTP. Furthermore, these data suggest a partial mPTP-independent signaling pathway of IPOST through BKCa.
KW  - Myokardprotektion
KW  - BK-Kanal
KW  - Reperfusions-induzierter Schaden
KW  - Ischämische Postkonditionierung
KW  - Kardioprotektion
KW  - calcium-activated potassium channel
KW  - mitochondrial permeability transition pore
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-132610
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TY  - THES
A1  - Biggemann, Lorenz
T1  - Untersuchungen zum antikanzerogenen Potenzial von Targetstrukturen im Stoffwechsel von Tumorzellen
T1  - Studies on the anticancer potential of target structures in the lactate metabolism of tumour cells
N2  - In der Onkologie bleibt das grundlegende Ziel, neue Strukturen zu identifizieren und ihre Eignung für therapeutische Ansätze zu prüfen. Seit einigen Jahren wird der Stoffwechsel von Tumoren als zur Entwicklung neuer Therapiestrategien untersucht, nachdem dieser bereits Anfang des 20. Jahrhunderts im Fokus des wissenschaftlichen Interesses stand. So berichtete der Nobelpreisträger Otto Warburg bereits im Jahr 1923 über eine starke Bildung von Milchsäure an Gewebeschnitten solider Tumoren in Gegenwart von Sauerstoff. Für diese Eigenschaft von Tumoren, die bei normalen Körperzellen nicht beobachtet wird, hat sich die Bezeichnung „Warburg-Effekt“ durchgesetzt, der als Anpassung an die in soliden Tumoren vorherrschenden Sauerstoffbedingungen interpretiert wird. 

Der Warburg-Effekt führt dazu, dass Tumorzellen einen so genannten glykolytische Stoffwechsel aufweisen, der durch einen hohen Glukoseumsatz in der Glykolyse und eine massive Bildung von Laktat charakterisiert ist. Wird die Tumorzelle daran gehindert, die für die Glykolyse notwendigen Reduktionsäquivalente mit Hilfe der Laktatdehydrogenase zu reoxidieren, verringert sich der Umsatz von Glukose über die Glykolyse und die Tumorzelle gerät in ein Energiedefizit. Wird die Tumorzelle daran gehindert, Laktat aus dem Zellinne-ren über die Transporter MCT1 und MCT4 nach außen zu schleusen, so kommt es zu einer intrazellulären Übersäuerung. Beide Strategien führen zum Zelltod. Als Hemmstoff für die Zielstruktur Laktatdehydrogenase wurde Natri-umoxamat (NaOx) und als Hemmstoff für die Zielstruktur MCT1 bzw. MCT4 wurde α-Cyano-4-Hydroxyzimtsäure (CHC) gewählt. Ihre Wirkung auf die Zellvitalität und den Zellstoffwechsel wurde an der Zervixkarzinomzelllinie SiHa und der kolorektalen Adenokarzinomzelllinie WiDr untersucht, die beide sowohl die Laktatdehydrogenase LDH-A als auch die Monocarboxylat-Transporter MCT1 und MCT4 exprimieren. Die Untersuchungen zum Tumorstoffwechsel wurden bei Sauerstoffkonzentrationen von 5 % und 1 % durchgeführt. 

Bei SiHa war die Hemmung des Laktatexports durch den MCT-Inhibitor CHC erfolgreich und bewirkte eine starke Inhibition des Zellwachstums auch in Hypoxie (1 % Sauerstoff). Die Inkubation mit CHC führte bereits nach 48 Stunden zu zelltoxischen Effekten; nach 120 Stunden lag der Anteil vitaler Zellen nur noch bei 50 %. Die CHC-vermittelte Hemmung der MCT verringerte bei SiHa den Verbrauch an Glukose um ca. 50 % und die Produktion von Laktat um ca. 40 % nach 24 Stunden. Auch bei WiDr wurden durch CHC ausgelöste zelltoxische Effekte bereits nach 24 Stunden beobachtet. 

Die Hemmung der Laktatdehydrogenase verminderte in beiden Tumorzelllinien eindeutig die Laktatbildung und gleichzeitig den Glukoseverbrauch um mehr als 50 % innerhalb von 24 Stunden. Dabei nahm die Wirksamkeit der LDH-Inhibition mit abnehmender Sauerstoffkonzentration zu. Während das Zellwachstum bei 5 % Sauerstoff verzögert war, nahm bei 1 % Sauerstoff der Anteil vitaler Zellen um ca. 50 % ab. 

Die Daten zur Kombination aus Natriumoxamat und 5-FU belegen, dass die Inhibition der Laktatdehydrogenase die Wirksamkeit von 5-FU erhöht und dass diese Kombination nicht nur bei 21 % Sauerstoff wirksam ist, sondern auch bei der für Tumoren physiologisch relevanteren Sauerstoffkonzentration von 1 %.

Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit bestätigen als „proof of concept“, dass die Hemmung der Laktatdehydrogenase und der MCT zur Inhibition des glykolytischen Stoffwechsels von Tumorzellen führt. Weitere Untersuchungen sind zweifelsohne notwendig, um die molekularen Mechanismen im Detail zu verstehen, doch scheinen beide Strategien über das prinzipielle Potential zur Entwicklung einer neuartigen Form der Krebstherapie zu verfügen. Dabei wird sicherlich von Bedeutung sein, dass beide Strategien insbesondere in Hypoxie, in der die Wirksamkeit von Chemotherapeutika und Strahlentherapie begrenzt ist, ebenfalls Effekte aufweisen.
N2  - Studies on the anticancer potential of target structures in the lactate metabolism of tumour cells
KW  - Tumorstoffwechsel
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-132338
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TY  - THES
A1  - Wende, Beate
T1  - Diversity of saproxylic beetles and host tree specialisation in differently managed forests across Germany
T1  - Artenvielfalt und Wirtsbaumartenspezialiserung totholzbewohnender Käfer in verschiedenen Wäldern Deutschlands
N2  - Chapter I 
The gradual turnover of dead organic material into mineral nutrients is a key ecological function, linking decomposition and primary production, the essential parts of the nutrient-energy cycle. However, disturbances in terms of species or resource losses might impair the equilibrium between production and decomposition. Humanity has converted large proportions of natural landscapes and intensified land-use activity for food production. Globally, only very few areas are totally unaffected by human activity today.    
To ensure the maintenance of both essential ecosystem services, knowledge about the interplay of biodiversity and ecosystem functioning as well as effects of intensified management on both is crucial. The vast majority of terrestrial biomass production as well as decomposition take place in forest ecosystems. Though forestry has a long sustainable history in Europe, its intensification during the last century has caused severe impacts on forest features and, consequently, on the associated biota, especially deadwood dependent organisms. Among these, saproxylic beetles are the most diverse group in terms of species numbers and functional diversity, but also most endangered due to habitat loss. These features classify them as ideal research organisms to study effects of intensified forestry on ecosystem services. The BELONGDEAD project located in Germany aimed to investigate deadwood decay and functional consequences of diversity changes in the associated fauna on the decomposition process from the initialisation of deadwood decay to complete degradation. 
As part of the BeLongDead project, this dissertation focussed on saproxylic beetle species, thereby evaluating (1) regionally effects of tree species identity of fresh deadwood and (2) forest management of varying intensities on the diversity, abundance and community composition of saproxylic beetles (chapter II); (3) the specialisation degree of different trophic guilds of saproxylic beetles, and thus the stability and robustness of their interaction networks against disturbances (chapter III); (4) the impact of environmental features of local to regional spatial scales on species richness of saproxylic beetles differing in their habitat niche in terms of deadwood decay stages (chapter IV).      

Chapter II 
The vast majority of European forest ecosystems have been anthropogenically affected, leaving less than 1% of the about 1 milliard hectare as natural forests. A long history of forestry and especially the technological progress during the last century have caused massive habitat fragmentation as well as substantial loss of essential resources in European forest ecosystems. Due to this, the substrate-dependent group of saproxylic beetles has experienced severe species losses. Thus, investigations concerning saproxylic diversity and deadwood volume were badly needed. However, the importance of different deadwood in terms of tree species identity for the colonization by saproxylic beetles under different local and regional management regimes is poorly understood. Therefore, we studied possible regional differences in colonization patterns of saproxylic beetle species in a total of 688 fresh deadwood logs of 13 tree species in 9 sites of managed conifer and beech forests, and unmanaged beech forests, respectively. We found that tree species identity was an important driver in determining saproxylic species composition and abundance within fresh deadwood. However, saproxylic species showed different colonization patterns of deadwood items of the same tree species among the study regions. Regionally consistent, conifer forests were most diverse. We attribute the latter result to the historically adaption of saproxylic beetle species to semi-open forests, which conditions are actually best reflected by conifer forests. To preserve a diverse local species pool of early successional saproxylic beetles, we suggest an equal high degree of deadwood diversity in a tree species context in due consideration of regional differences. 

Chapter III
The extinction risk of a particular species corresponds with its species-specific requirements on resources and habitat conditions, in other words with the width of the species` ecological niche. Species with a narrow ecological niche are defined as specialists. Members of this group experience higher extinction risk by resource limitation than generalists, which are able to utilize a variety of resources. For the classification of species as specialists or generalists, thus evaluating possible extinction risks, ecologists use the concept of interaction networks. This method has often been applied for mutualistic or antagonistic plant-animal interactions, but information for networks of detritivores is scarce. Therefore, saproxylic beetle species sampled as described in chapter II were categorised according to their larval diet; additionally their interaction networks (N=108) with 13 dead host tree species were analysed. Specialisation degree was highest for wood-digesting beetles and decreased with increasing trophic level. Also the network indices evaluating robustness and generality indicated a higher susceptibility to species extinctions for xylophagous than for mycetophagous and predatory beetles. The specialisation of xylophagous species on specific tree species might be an adaption to tree species specific ingredients stored for defence against pathogens and pests. However, we conclude that the high specialisation degree of xylophages and thus their higher extinction risk by resource loss harbours certain dangers for ecosystem function and stability as species diversity is positively linked to both. 

Chapter IV
Populations depend on individual emigration and immigration events to ensure genetic exchange. For successful migration it is of utmost importance that spatially separated populations are obtainable by specimen. Migratory success depends on the one hand on the species dispersal abilities and on the other on the availability of suitable habitats in the surrounding landscape in which the distinct host populations exist. However, consequences of intensive forest management correspond not only to severe reduction of local deadwood amount, but, among others, also a change in tree species composition and high levels of fragmentation in the surrounding forest area. Saproxylic beetle species differ in their dispersal behaviour according to the temporal availability of their preferred habitat. Generally, early successional saproxylic beetles are able to disperse over large distances, whereas beetles inhabiting advanced decayed wood often remain close to their larval habitat. Due to this, environmental factors might affect saproxylic beetle guilds differently. We classified the saproxylic beetles sampled as described in chapter II according to their calculated habitat niche as early, intermediate or late successional saproxylic beetles. For the different guilds the effects of 14 environmental factors on different spatial scales (stand factors at 0.1 km radius, landscape composition at 2 km radius, and regionally differing abiotic factors in 400 km to 700 km distance) were investigated. Consistently for all guilds, species richness decreased with fragmentation at local and landscape scale, and increased in warmer climate. However, we found contradictory results between the guilds to some extent. We relate this to guild specific habitat requirements of the saproxylic beetles. Therefore, for the development of appropriate conservation practices guild-specific requirements saproxylic beetles have to be considered not only locally but on larger spatial scales.  

Chapter V
In conclusion, this dissertation identified main drivers of early successional saproxylic beetle species richness on various spatial scales. Our results emphasize the importance to develop management schemes meeting species-specific and guild-specific habitat requirements of the saproxylic beetle fauna at relevant spatial and temporal scales. Therefore, short-term actions suggested for sustainable forest management should be the focus on a diverse tree species composition consisting of indigenous tree species with respect to regional differences. Moreover, senescent trees, fallen and standing deadwood should remain in the forests, and some tree individuals should be allowed to grow old. Long-term actions should involve the reduction of forest fragmentation and the connection of spatial widely separated forest fragments. Furthermore, to fully understand the effects of forest management long-term research should be conducted to compare habitat requirements of intermediate and late successional beetles with the results presented in this dissertation.
N2  - Kapitel I
Die Mineralisierung von toter organischer Materie nimmt eine Schlüsselfunktion innerhalb eines Ökosystems ein, da sie die beiden essentiellen Komponenten des Energie-Nährstoff-Zyklus - Zersetzung und Primärproduktion - miteinander verbindet. Anthropogen bedingte Störungen wie z.B. Arten-, oder Ressourcenverluste können jedoch das Gleichgewicht zwischen den beiden wichtigen Ökosystemdienstleistungen Produktion und Abbau aus der Balance bringen. 
Um die Nahrungsversorgung der Menschheit zu gewährleisten, wurde bereits ein großer Teil der Natur in Agrarflächen umgewandelt und die Produktion durch intensive Bewirtschaftungsformen gesteigert. Weltweit gibt es nur noch wenige Gebiete ohne menschliche Beeinflussung. Um dauerhaft essentielle Ökosystemdienstleistungen zu gewährleisten, sind Kenntnisse über die Auswirkungen von intensiver Bewirtschaftung auf das Zusammenspiel zwischen Artenvielfalt und Ökosystemfunktionen unabdingbar. 
Der größte Teil der terrestrischen Biomasseproduktion wird von Wäldern geleistet. Obwohl die Waldbewirtschaftung in Europa lange Zeit nachhaltig war, wirkte sich deren Intensivierung während des letzten Jahrhunderts massiv auf die Waldstruktur und die damit assoziierte Fauna aus. Besonders betroffen sind die obligatorisch an Totholz gebundenen Organismen. Innerhalb der Totholzfauna sind xylobionte Käfer eine artenreiche und funktional hoch diverse Gruppe, doch aufgrund von Lebensraumverlusten sind viele Arten stark bedroht. All diese Eigenschaften klassifizieren Totholzkäfer zu idealen Forschungsobjekten, um die Auswirkungen von intensiver Waldbewirtschaftung auf Ökosystemfunktionen zu untersuchen.    
Das BELONGDEAD-Projekt hat als Ziel, die funktionalen Auswirkungen von Veränderungen in der Artengemeinschaft auf die Abbauraten von Totholz zu analysieren. Der Untersuchungszeitraum des in Deutschland beheimateten Projekts umfasst die Initialisierung des Zersetzungsprozesses bis zum vollständigen Abbau von experimentell ausgelegten Totholzstämmen unterschiedlicher Baumarten.  Als Teil des BELONGDEAD-Projekts lag der Fokus der vorliegenden Dissertation auf der Totholzkäferfauna. Wir untersuchten (1) regionale Effekte der Baumartenzugehörigkeit von frischem Totholz und (2) die Auswirkungen von Waldbewirtschaftung unterschiedlicher Intensität auf die Artenvielfalt, Abundanz und Struktur der Artengemeinschaften von totholzbewohnenden Käfern (Kapitel II); (3) den Spezialisierungsgrad verschiedener trophischer Gilden von Totholzkäfern, sowie die Stabilität und Robustheit ihrer jeweiligen Netzwerke gegen Störungen (Kapitel III); (4) den Einfluss von Umweltfaktoren auf die Artenvielfalt xylobionter Käfergilden auf mehreren räumlichen Skalen.      

Kapitel II
Der Großteil der europäischen Wälder ist anthropogen beeinflusst. In Europa bilden Naturwälder weniger als 1% der gesamten Waldfläche von ca. 1 Mrd. Hektar. Traditionelle Waldbewirtschaftung und vor allem der technologische Fortschritt des letzten Jahrhunderts fragmentierten die Waldfläche in hohem Maß, und verursachten beträchtliche Verluste an lebensnotwendigen Ressourcen. Besonders innerhalb der obligatorisch an Totholz gebundenen Gruppe der xylobionten Käfer verzeichnete man einen rasanten Artenrückgang. Daher gab es einen großen Bedarf an Studien, die Untersuchungen zur Mindestmenge an lokal vorhandenem Totholz zur Sicherung der xylobionten Artenvielfalt durchführten. Wenig beachtet wurde bisher jedoch die Bedeutung der Baumartenzugehörigkeit von Totholz für die Besiedlung durch xylobionter Käfer in verschiedenen Waldbewirtschaftungssystemen auf lokaler und regionaler Ebene. Wir untersuchten daher mögliche Unterschiede zwischen 3 Regionen im Besiedlungsmuster xylobionter Käfer bei insgesamt 651 experimentell ausgelegten Baumstämmen in einem frühen Sukzessionsstadium von 13 Baumarten auf jeweils 9 Untersuchungsflächen in bewirtschafteten Buchen- und Nadelwäldern, sowie in unbewirtschafteten Buchenwäldern. Bei den ausgelegten Totholzstämmen war die Baumartenzugehörigkeit ausschlaggebend für die Struktur der Artengemeinschaften und Abundanzen xylobionter Käfer. Aufgrund der unterschiedlichen regionalen Artenpools divergierten die Besiedlungsmuster xylobionter Käferarten von Totholz der gleichen Baumart in den verschiedenen Regionen stark voneinander. In allen Regionen zeigten die Totholzkäfer in Nadelwäldern  die höchste Artenvielfalt. Dieses Ergebnis lässt sich auf die - historisch bedingte - Anpassung der Totholzkäferfauna an eine halboffene Waldstruktur zurückführen, die derzeit am besten durch Nadelwälder widergespiegelt wird. Um eine diverse lokale Artengemeinschaft xylobionter Käfer zu gewährleisten ist eine große 
Variabilität vom baumartspezifischen Totholz unabdingbar, wobei regionale Unterschiede in Betracht gezogen werden müssen.

Kapitel III
Das Aussterberisiko einer Art ist abhängig von den artspezifischen Ansprüchen an ihre Umwelt und den dort vorkommenden Ressourcen –auch definiert als die ökologische Nische der betrachteten Art. Arten mit geringer Nischenbreite sind per definitionem Spezialisten. Mitglieder dieser Gruppe stehen durch Verarmung ihres Ressourcenangebots unter einem höheren Aussterberisiko als Generalisten, die eine größere Variabilität in ihrem Ressourcenspektrum aufweisen. Interaktionsnetzwerke dienen in der Ökologie als wichtiges Werkzeug um das Aussterberisiko spezifischer Arten zu bewerten und eine Einteilung hinsichtlich Spezialist oder Generalist vorzunehmen. Bei mutualistischen oder antagonistischen Tier-Pflanzen-Interaktionen ist diese Methode etabliert, doch für die Gruppe der Zersetzer ist das Netzwerk-Konzept bisher nur sporadisch angewandt worden. Daher teilten wir die xylobionten Käferarten, die im Rahmen des in Kapitel II beschriebenen Experiments gesammelt wurden, anhand ihres larvalen Ernährungstyps in drei trophische Gilden (Xylophage, Mycetophage und Räuber) ein; anschließend wurden ihre Interaktionsnetzwerke (N= 108) mit den 13 Wirtsbaumarten analysiert. Rein xylophage Arten wiesen den höchsten Spezialisierungsgrad auf, der mit zunehmendem trophischem Grad geringer wurde. Die Netzwerkparameter Robustheit und Generalität ließen ebenfalls auf eine höhere Anfälligkeit für Artenverluste bei xylophagen als bei mycetophagen oder räuberischen Arten schließen. Die Spezialisierung xylophager Arten auf spezifische Baumarten ist möglicherweise eine Adaption an artenspezifische sekundäre Inhaltsstoffe, die als Schutz vor Schädlingen und Krankheitserregern in Holz und Rinde gespeichert werden. Der hohe Spezialisierungsgrad xylophager Käfer bedingt ein höheres Aussterberisiko bei Ressourcenverlust. Dies würde die Stabilität des Ökosystems und dessen Ökosystemfunktionen nachhaltig schwächen da eine hohe Artenvielfalt Garant für ein funktionierendes Ökosystem ist.

Kapitel IV 
Individuelle Immigrations- und Emigrationsereignisse sind für die Sicherstellung des genetischen Austauschs zwischen Populationen essentiell. Daher ist von größter Wichtigkeit, dass die räumliche Distanz zwischen Populationen von den zu- oder abwandernden Individuen überwunden werden kann. Der Migrationserfolg ist dabei zum einen von der artspezifischen Ausbreitungsfähigkeit, und zum anderen von der Verfügbarkeit an geeigneten Habitaten in der Umgebung der Populationen abhängig. Die Folgen intensiver Waldbewirtschaftung sind jedoch nicht nur ein drastische Verminderung des lokalen Totholzvolumens, sondern unter anderem auch die Veränderung der Baumartengesellschaften, sowie hochgradige Fragmentierung der Waldflächen und der umgebenden Landschaft. Xylobionte Käferarten unterscheiden sich in ihrem Ausbreitungsverhalten hinsichtlich der zeitlichen Verfügbarkeit ihres bevorzugten Habitats. Im Allgemeinen können Besiedler früher Sukzessionsstadien weite Strecken überwinden, wohingegen Bewohner von Alttotholzstrukturen meist nahe ihrem Ursprungshabitat verbleiben. Dies legt die Vermutung nahe, dass Umweltparameter verschieden auf unterschiedliche Habitatgilden einwirken. Um diese Vermutung zu überprüfen, wurde für die gesammelten xylobionten Käferarten ihre jeweilige Habitatnische berechnet. Wir klassifizierten  die Arten als Besiedler von entweder frühen, mittleren oder alten Totholzstrukturen. Für jede Gilde wurde der Einfluss von 14 Umweltparametern auf verschiedenen räumlichen Skalen - Standortfaktoren der Untersuchungsfläche (Radius: 100 m), Landschaftsparameter im Umkreis von 2 km der Untersuchungsfläche, sowie regionenspezifische abiotische Faktoren (Distanz zwischen den Regionen: 400 – 700 km) - untersucht. Bei starker lokaler und landschaftlicher Fragmentierung nahmen die Artenzahlen in den xylobionten Gilden ab, während sich höhere Jahresdurchschnittstemperatur positiv auf die Artenvielfalt auswirkte. Jedoch gab es hatten nicht alle Umweltfaktoren den gleichen Effekt auf die Gilden. Wir führen dies auf die unterschiedlichen Habitatansprüche der xylobionten Gilden zurück. Um adäquate Schutzmaßnahmen für Totholzkäfer zu entwickeln, müssen die spezifischen Habitatansprüche der verschiedenen xylobionten Gilden, nicht nur auf lokaler, sondern auch auf  größeren räumlichen Ebenen in die Planungen miteinbezogen werden.

Kapitel V       
In der vorliegenden Dissertation konnte ich wichtige Triebfedern der Artenvielfalt xylobionter Käfer identifizieren. Unsere Ergebnisse unterstreichen die Notwendigkeit der Entwicklung von nachhaltigen Waldbewirtschaftungskonzepten, die den art- und gildenspezifischen Anforderungen xylobionter Käfer an den Lebensraum auf den relevanten räumlichen und zeitlichen Skalen gerecht werden. 
Kurzfristige Maßnahmepläne für eine nachhaltige Forstwirtschaft sollte die Förderung von Mischwäldern mit einer vielfältigen Baumartengemeinschaft mit standortgemäßen einheimischen Hölzern unter Berücksichtigung regionaler Besonderheiten  beinhalten. Alte Bäume, sowie liegendes und stehendes Totholz sollten im Wald verbleiben und einzelne Bäume aus der Nutzung genommen werden um die Strukturen altgewachsener Bäume langfristig zu gewährleisten. Langfristige Ziele sind die Verringerung der Waldfragmentierung und das Anlegen von Biotopverbundsystemen, um weit auseinanderliegende Waldflächen wieder miteinander zu verbinden. Um die Auswirkungen kommerzieller Forstwirtschaft im vollen Umfang zu erfassen, sind Langzeitstudien notwendig die die Habitatansprüche xylobionter Käfer aus mittleren und alten Totholzsukzessionsstadien mit den Ergebnissen der vorliegenden Dissertation vergleichen.
KW  - Saproxylophage
KW  - Käfer
KW  - Ökosystem
KW  - Saproxylic beetles
KW  - temperate forests
KW  - Deutschland
KW  - Wald
KW  - saproxylic Coleoptera
KW  - Forest management
KW  - Diversity
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-107049
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kirscher, Lorenz
T1  - Melanogene rekombinante Vaccinia-Viren als diagnostisches und therapeutisches Agenz zur Tumorbehandlung
T1  - Melanogenic recombinant Vaccina Viruses as diagnostic and therapeutic agent for tumor treatment
N2  - Die gängigen therapeutischen Behandlungsmethoden für die verschiedensten Krebserkrankungen zeigen nach wie vor Mängel bezüglich der Effizienz sowie zahlreiche Nebenwirkungen während und nach der Behandlung. Maßgeblich für diese Defizite ist die teilweise geringe Sensitivität der meisten konventionellen diagnostischen Systeme und damit einhergehend die oftmals zu späte Identifikation entarteter Gewebsbereiche. Zur Lösung dieser Problematik bieten onkolytische Vaccinia-Viren einen Ansatz, sowohl die Effizienz der Therapie wie auch die Diagnostik zu verbessern. In beiden Fällen sind die Tumorzell-spezifische Vermehrung der Viren und die Möglichkeit entscheidend, die Viren als Vektorsystem zur Expression therapeutischer oder diagnostischer Fremdgenkassetten zu nutzen.
Um ein auf Vaccinia-Virus-basierendes Reportersystem zum diagnostischen Nachweis von Krebszellen mittels Tiefengewebs-Tomographie bereit zu stellen, wurden die für die murine Tyrosinase (mTyr) und das Tyrosinase-Helferprotein 1 (Tyrp1) kodierenden Gene in das Genom eines onkolytischen Vaccinia-Virus inseriert. Die Tyrosinase ist das Schlüsselenzym der Melaninsynthese. Bereits die solitäre Expression der Tyrosinase führt in der transformierten Zelle zur Melaninproduktion. Das Tyrosinase-Helferprotein 1 ist an der Prozessierung und Stabilisierung der Tyrosinase beteiligt. Bereits in verschiedenen Studien konnte gezeigt werden, dass Melanin als Reportermolekül für die Magnetresonanz sowie für die multispektrale optoakustische Tomographie einsetzbar ist. Es wurde deswegen angestrebt, die Kombination aus dem therapeutischen Potential des onkolytischen Vaccinia-Virus und der diagnostischen Anwendung des Melanins als Reporter auszunutzen. Sämtliche in dieser Arbeit aufgeführten rekombinanten Vaccinia-Viren (rVACV) wurden von der Firma Genelux Corporation zur Verfügung gestellt und in dieser Arbeit hinsichtlich der therapeutischen Effizienz und des diagnostischen Potentials untersucht. In ersten Zellkultur-Versuchen wurde anhand verschiedener konstitutiv melanogener rVACV-Konstrukte festgestellt, dass die Kombination aus dem Vaccinia-Virus-spezifischen synthetic early/late Promotor und dem Enzym Tyrosinase (GLV-1h327) bzw. den Enzymen Tyrosinase und Tyrosinase-Helferprotein 1 (GLV-1h324) die höchste Melaninsynthese-Rate zeigte. Anschließend wurde mittels der Bestimmung der spektralen Absorption und der Enzymaktivität der viral kodierten Melanin synthetisierenden Enzyme sowie mikroskopischer Analysen gezeigt, dass es mit diesen auf
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Vaccinia-Virus-basierenden melanogenen Reportersystemen möglich ist, die Melaninsynthese in nicht-melanogenen Zellen zu induzieren.
Anhand elektronenmikroskopischer Untersuchungen in Zellkultur und ex vivo konnte gezeigt werden, dass die nach rVACV-Infektion stattfindende Melaninsynthese in den Lysosomen der Wirtszelle abläuft. Eine Analyse der atomaren Zusammensetzung des viral vermittelten Melanins ergab, dass es sich um eine Mischform aus Eu- und Phäomelanin handelt. Dieser Melanin-Mix ähnelte dem Melanin aus Haut und Augen, jedoch lagen an Melanin-gebundene Metallionen in erhöhtem Maß vor...
N2  - The common therapeutic approaches available to treat various cancers still have deficiencies concerning their efficiency and side effects. Decisive for these deficiencies is the poor sensitivity of most of the conventional diagnostic systems and associated with that the late, sometimes too late, identification of tumorous tissue. The oncolytic vaccinia virus is an opportunity to enhance the efficiency of both the therapy and the diagnosis of tumor tissue. In both cases, the specificity for tumor cells and the simplicity of inserting foreign gene cassettes into the viral genome are key factors. 
The genes encoding murine tyrosinase (mTyr) and tyrosinase related protein 1 (Tyrp1) were inserted into the genome of an oncolytic vaccinia virus. Tyrosinase is the key enzyme during melanogenesis and expression of this enzyme alone can lead to melanin production. Tyrp1 is involved in processing and stabilizing tyrosinase. Various studies have demonstrated melanin to be an excellent reporter molecule for MRI (magnetic resonance imaging) and MSOT (multispectral optoacoustic tomography). Therefore, melanogenic oncolytic vaccinia viruses were constructed to combine the therapeutic potential of this virus with diagnostic abilities of melanin. All recombinant vaccinia viruses (rVACV) mentioned were kindly provided by Genelux Corporation. In this thesis, we tested for their therapeutic efficiency and diagnostic potential. Initial cell culture experiments have shown that the combination of vaccinia virus-specific synthetic early/late promoter and the melanogenic enzyme tyrosinase (GLV-1h327) or the enzymes mTyr and Tyrp1 (GLV-1h324) have the highest melanin synthesis rate. It was observed that the infection of non-melanin producing cells with an rVACV-based melanogenic reporter system resulted in melanogenesis. Electron microscopy showed that the viral associated melanogenesis is localized in the lysosomes of the infected host cell. The atomic composition analysis of the virus-mediated melanin molecules revealed a mixture of eu- and pheomelanin. The virus-associated melanin is comparable to that in the skin and eye but showed higher amounts of melanin-bound metal ions. ...
KW  - Melanin
KW  - Vaccinia Virus
KW  - Onkolyse
KW  - MSOT
KW  - MRT
KW  - Tyrosinase
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-112074
ER  - 
TY  - THES
A1  - Musaev, Abdumalik
T1  - Geld- und Wechselkurspolitik in rohstoffreichen Ländern. Eine empirische Analyse am Beispiel der Volkswirtschaft Russlands.
T1  - Monetary policy and exchange rate strategy in resource-rich countries. An empirical analysis on example of Russian economy
N2  - Die Arbeit beschäftigt sich mit den speziellen Herausforderungen der Geld- und Wechselkurspolitik in rohstoffreichen Ländern. Die Auseinandersetzung mit der Thematik erfolgt dabei anhand einer empirischen Analyse der Wirtschaftsentwicklung Russlands im Zeitraum zwischen 2000 bis 2009. Diese Periode wurde durch eine hohe Volatilität des Ölpreises gekennzeichnet, die  die Wirtschaftsentwicklung Russlands erheblich beeinflusste. 
Die aus dem Anstieg des Ölpreises resultierenden Rohstoffeinnahmen entfalteten einerseits positive wirtschaftliche Effekte. Der im Jahr 1998 für zahlungsunfähig erklärte Staat konnte sich wenige Jahre später eine expansive Haushaltspolitik leisten. Andererseits entstanden durch die Rohstoffeinnahmen auch negative wirtschaftliche Folgen. Infolge der starken realen Aufwertung des Rubels wurde die Wettbewerbsfähigkeit des Industriesektors deutlich belastet. Die Import- und Rohstoffabhängigkeit des Landes nahm deutlich zu. 
Unter der hohen Volatilität der Rohstoffpreise hat die Finanz- und Wirtschaftsstabilität stark gelitten. Die durch die Ölpreisschwankungen verursachten Wechselkursturbulenzen wurden zusätzlich durch spekulative Kapitalbewegungen verstärkt. Die realen Geldmarktzinssätze verliefen überwiegend in einem negativen Bereich. Die Inflationsrate konnte zwar reduziert werden, die angekündigten Inflationsziele konnten aber nicht eingehalten werden. Die unkontrollierte Geldbasisbildung kam durch die Devisenmarktinterventionen der Notenbank und eine stark expansiven Fiskalpolitik zustande. Auf dem Geldmarkt herrschte ein Angebotsüberhang. Darüber hinaus nutzten die Kreditinstitute die Verschuldung im Ausland als eine zusätzliche Quelle für ihre boomenden Kreditgeschäfte. 
Die Handlungsoptionen der Notenbank waren zusätzlich durch die rohstofffinanzierte expansive Fiskalpolitik eingeschränkt. Die Spielräume der Notenbank waren umso geringer, je höher der Ölpreis anstieg und je mehr der Staat die Rohstoffeinnahmen ausgab. Die Ölpreisentwicklung und die sich selbst verstärkenden Kapitalflüsse hatten entscheidenden Einfluss auf die Zinssätze und den Wechselkurs. 
Nach Meinung des Verfassers werden alle rohstoffreichen offenen Länder mit hohen Inflationsraten mit einer ähnlichen Problematik konfrontiert. Der Trade-off heißt: Entweder Wechselkursaufwertung oder Inflationsimport. Wie ist dieses Problem zu lösen? Welche Alternativen hatte die Notenbank Russlands? Nach dem IWF wäre ein Free Floating die beste Strategie. Demnach hätte eine hohe Wechselkursvolatilität den Kapitalanleger trotz der hohen Renditemöglichkeiten abgeschreckt. Der Verlauf des Wechselkurses hätte seinen Fundamentalfaktoren entsprochen. Dabei gilt nach dem IWF der volatile Ölpreis ebenfalls als ein fundamentaler Bestandteil des Gleichgewichtes. 
Der Verfasser widerspricht der Auffassung der IWF-Experten. Das Hauptproblem in diesem Ansatz ist die hohe mittelfristige Volatilität der Rohstoffpreise. Der Ölpreis entwickelte sich bis 2004 weitgehend stabil rund um die Marke von 30 USD/Barrel. Nach 2004 verzeichnete der Ölpreis im Laufe der 55 Monate (oder 4,5 Jahre) einen erkennbar ansteigenden Trend auf etwa 140 USD/Barrel und schrumpfte anschließend innerhalb von weiteren 6 Monaten auf 35 USD/Barrel zurück. So eine Entwicklung des Ölpreises hätte beim Free Floating verheerende Auswirkungen gehabt. Die Währung hätte parallel zu jedem Ölpreisanstieg aufgewertet. Der Kapitalzufluss hätte die Aufwertung zusätzlich verstärkt. Die Abwertung des Rubels im August 2008 infolge des Ölpreisverfalls und der massiven Kapitalflucht wäre so stark gewesen, dass dadurch die Finanz-, Preis- und Wirtschaftsstabilität stark gefährdet worden wären. 
Zur Lösung des Trade-offs zwischen Wechselkurs- und Geldpolitik bietet sich nach Meinung des Verfassers das Managed-Floating-Modell an. Das Modell widerspricht der bekannten „Unmöglichkeit“ des klassischen „Dreiecks“. Eine autonome Zins- und Wechselkurssteuerung in einer offenen Volkswirtschaft ist nicht nur möglich, sondern in den Fällen wie Russland die einzig richtige Lösung.  Die Ausgangsgröße ist in diesem Modell der autonom zu steuernde Zinssatz, der im Fall Russland von der Notenbank hätte angehoben werden müssen, um die Inflationsrate möglichst schnell abzusenken. In der Wechselkurssteuerung wird auf den mittelfristig stabilen realeffektiven Wechselkurs abgestellt. Da die Inflationsrate in Russland deutlich höher war als im Ausland, wäre eine gesteuerte Abwertung des Rubels erforderlich gewesen. Dadurch wäre die Wettbewerbsfähigkeit der Industrie gefördert worden. Durch die Abwertung des Rubels wäre der Zufluss des kurz- und mittelfristigen Auslandskapitals selbst bei hohen Renditemöglichkeiten in Russland abgewendet worden. 
Eine wesentliche Gefahr für den Erfolg des Managed-Floating-Modells stellt aber eine stark expansive, rohstofffinanzierte Fiskalpolitik dar. Eine strenge Fiskaldisziplin spielt daher eine entscheidende Rolle.
N2  - Monetary policy and exchange rate strategy in resource-rich countries. An empirical analysis on example of Russian economy
KW  - Wechselkurspolitik
KW  - Geldpolitik
KW  - Russland
KW  - Dutch Disease
KW  - Managed Floating
KW  - Inflation Targeting
KW  - Deviseninterventionen
KW  - Außenwirtschaftspolitik
KW  - Notenbank
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-130776
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TY  - THES
A1  - Westermann, Alexander J.
T1  - Dual RNA-seq of pathogen and host
T1  - Duale RNA-Sequenzierung eines Pathogens und seines Wirts
N2  - The infection of a eukaryotic host cell by a bacterial pathogen is one of the most intimate examples of cross-kingdom interactions in biology. Infection processes are highly relevant from both a basic research as well as a clinical point of view. Sophisticated mechanisms have evolved in the pathogen to manipulate the host response and vice versa host cells have developed a wide range of anti-microbial defense strategies to combat bacterial invasion and clear infections. However, it is this diversity and complexity that makes infection research so challenging to technically address as common approaches have either been optimized for bacterial or eukaryotic organisms. Instead, methods are required that are able to deal with the often dramatic discrepancy between host and pathogen with respect to various cellular properties and processes. One class of cellular macromolecules that exemplify this host-pathogen heterogeneity is given by their transcriptomes: Bacterial transcripts differ from their eukaryotic counterparts in many aspects that involve both quantitative and qualitative traits. The entity of RNA transcripts present in a cell is of paramount interest as it reflects the cell’s physiological state under the given condition. Genome-wide transcriptomic techniques such as RNA-seq have therefore been used for single-organism analyses for several years, but their applicability has been limited for infection studies.
The present work describes the establishment of a novel transcriptomic approach for infection biology which we have termed “Dual RNA-seq”. Using this technology, it was intended to shed light particularly on the contribution of non-protein-encoding transcripts to virulence, as these classes have mostly evaded previous infection studies due to the lack of suitable methods. The performance of Dual RNA-seq was evaluated in an in vitro infection model based on the important facultative intracellular pathogen Salmonella enterica serovar Typhimurium and different human cell lines. Dual RNA-seq was found to be capable of capturing all major bacterial and human transcript classes and proved reproducible. During the course of these experiments, a previously largely uncharacterized bacterial small non-coding RNA (sRNA), referred to as STnc440, was identified as one of the most strongly induced genes in intracellular Salmonella. Interestingly, while inhibition of STnc440 expression has been previously shown to cause a virulence defect in different animal models of Salmonellosis, the underlying molecular mechanisms have remained obscure. Here, classical genetics, transcriptomics and biochemical assays proposed a complex model of Salmonella gene expression control that is orchestrated by this sRNA. In particular, STnc440 was found to be involved in the regulation of multiple bacterial target mRNAs by direct base pair interaction with consequences for Salmonella virulence and implications for the host’s immune response. These findings exemplify the scope of Dual RNA-seq for the identification and characterization of novel bacterial virulence factors during host infection.
N2  - Die Infektion einer eukaryontischen Wirtszelle mit einem bakteriellen Pathogen ist eines der komplexesten Beispiele einer Domänen-überschreitenden Wechselwirkung zweier Organismen. Infektionsprozesse sind in höchstem Maße relevant, sowohl in der Grundforschung als auch von einem klinischen Blickwinkel aus betrachtet. Im Laufe der Evolution entstanden komplizierte Mechanismen, die es einem Pathogen erlauben, die Wirtsantwort zu manipulieren. Umgekehrt haben potentielle Wirtszellen eine Reihe von anti-mikrobiellen Verteidigungsstrategien entwickelt, um bakterielle Infektionen zu bekämpfen und letztlich zu beseitigen. Es sind jedoch genau diese Verschiedenheit und Komplexität, welche die Infektionsforschung so anspruchsvoll und technisch schwer analysierbar machen. Gängige Analysemethoden wurden zumeist entweder für bakterielle oder aber eukaryontische Organismen entwickelt. Dagegen werden Techniken benötigt, welche es erlauben, mit den mitunter extremen Unterschieden zwischen Wirt und Pathogen umzugehen, die sich in etlichen zellulären Eigenschaften und Prozessen manifestieren. Eine Klasse zellulärer Makromoleküle, die diese Heterogenität zwischen Wirt und Pathogen widerspiegelt, sind ihre jeweiligen Transkriptome: Bakterielle Transkripte unter-scheiden sich von ihren eukaryontischen Pendants in vielerlei Hinsicht, was sowohl quantitative als auch qualitative Aspekte miteinschließt. Die Gesamtheit zellulärer Transkripte ist von größter Bedeutung, da sie den physiologischen Zustand der jeweiligen Zelle unter den gegebenen Bedingungen reflektiert. Aus diesem Grund werden Genom-weite Transkriptom-techniken wie etwa die RNA-Sequenzierung seit etlichen Jahren erfolgreich angewandt, um biologische Prozesse zu untersuchen – jedoch ist deren Eignung für Infektionsstudien in starkem Maße limitiert.
Die vorliegende Arbeit beschreibt die Etablierung eines neuartigen Ansatzes, „Duale RNA-Sequenzierung“ genannt, der Transkriptomstudien mit der Infektionsbiologie kompatibel macht. Mithilfe dieser Technologie wurde hier im Besonderen versucht, die Rolle nicht-proteinkodierender RNA-Moleküle für die Virulenz zu beleuchten, da die Charakterisierung dieser RNA-Klassen bisherigen Infektionsstudien weitgehend verwehrt blieb. Die Anwendbar-keit der Dualen RNA-Sequenzierung wurde innerhalb eines In-vitro-Infektionsmodells getestet, welches auf dem wichtigen, fakultativ intrazellulären Pathogen Salmonella enterica serovar Tyhimurium und verschiedenen humanen Zelllinien basiert. Die Duale RNA-Sequenzierung zeigte sich dabei in der Lage alle wesentlichen bakteriellen sowie humanen Transkriptklassen zu erfassen und erwies sich als reproduzierbar. Im Zuge dieser Experimente wurde ein Gen für eine zuvor kaum beschriebene kleine nicht-kodierende RNA (STnc440) als eines der am stärksten induzierten Gene intrazellulärer Salmonellen identifiziert. Interessanterweise hatten vorherige Studien gezeigt, dass die Inaktivierung dieses Gens zu einem Virulenzdefizit innerhalb unterschiedlicher Tiermodelle für Salmonellose führt. Die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen blieben jedoch unbekannt. In der vorliegenden Arbeit wurden genetische, Transkriptom- sowie biochemische Analysen eingesetzt um das komplexe Regulationsnetzwerk dieser kleinen RNA erstmals näher zu beleuchten. Im Einzelnen konnte gezeigt werden, dass STnc440 die Expression mehrerer bakterieller mRNAs durch das Ausbilden zwischen-molekularer Basenpaarungen reguliert, was weitreichende Konsequenzen sowohl für die Virulenz des Pathogens als auch die Immunantwort des Wirts hat. Diese Ergebnisse veranschaulichen das Potential der Dualen RNA-Sequenzierung für das Auffinden und Charakterisieren neuer bakterieller Virulenzfaktoren während der Wirtsinfektion.
KW  - Transkriptomanalyse
KW  - Dual RNA-seq
KW  - Salmonella enterica
KW  - Wirtszelle
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-112462
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TY  - THES
A1  - Luibl [née Hermann], Christiane
T1  - The role of the neuropeptides NPF, sNPF, ITP and PDF in the circadian clock of Drosophila melanogaster
T1  - Die Rolle der Neuropeptide NPF, sNPF, ITP und PDF in der circadianen Uhr von Drosophila melanogaster
N2  - Organisms have evolved endogenous clocks which allow them to organize their behavior, metabolism and physiology according to the periodically changing environmental conditions on earth. Biological rhythms that are synchronized to daily changes in environment are governed by the so-called circadian clock. Since decades, chronobiologists have been investigating circadian clocks in various model organisms including the fruitfly Drosophila melanogaster, which was used in the present thesis.
Anatomically, the circadian clock of the fruitfly consists of about 150 neurons in the lateral and dorsal protocerebrum, which are characterized by their position, morphology and neurochemistry. Some of these neurons had been previously shown to contain either one or several neuropeptides, which are thought to be the main signaling molecules used by the clock. The best investigated of these neuropeptides is the Pigment Dispersing Factor (PDF), which had been shown to constitute a synchronizing signal between clock neurons as well as an output factor of the clock.
In collaboration with various coworkers, I investigated the roles of three other clock expressed neuropeptides for the generation of behavioral rhythms and the partly published, partly unpublished data are presented in this thesis. Thereby, I focused on the Neuropeptide F (NPF), short Neuropeptide F (sNPF) and the Ion Transport Peptide (ITP). We show that part of the neuropeptide composition within the clock network seems to be conserved among different Drosophila species. However, the PDF expression pattern in certain neurons varied in species deriving from lower latitudes compared to higher latitudes. Together with findings on the behavioral level provided by other people, these data suggest that different species may have altered certain properties of their clocks - like the neuropeptide expression in certain neurons - in order to adapt their behavior to different habitats.
We then investigated locomotor rhythms in Drosophila melanogaster flies, in which neuropeptide circuits were genetically manipulated either by cell ablation or RNA interference (RNAi). We found that none of the investigated neuropeptides seems to be of equal importance for circadian locomotor rhythms as PDF. PDF had been previously shown to be necessary for rhythm maintenance in constant darkness (DD) as well as for the generation of morning (M) activity and for the right phasing of the evening (E) activity in entrained conditions. We now demonstrate that NPF and ITP seem to promote E activity in entrained conditions, but are clearly not the only factors doing so. In addition, ITP seems to reduce nighttime activity. Further, ITP and possibly also sNPF constitute weak period shortening components in DD, thereby opposing the effect of PDF. However, neither NPF or ITP, nor sNPF seem to be necessary in the clock neurons for maintaining rhythmicity in DD.
It had been previously suggested that PDF is released rhythmically from the dorsal projection terminals. Now we discovered a rhythm in ITP immunostaining in the dorsal projection terminals of the ITP+ clock neurons in LD, suggesting a rhythm in peptide release also in the case of ITP. Rhythmic release of both ITP and PDF seems to be important to maintain rhythmic behavior in DD, since constantly high levels of PDF and ITP in the dorsal protocerebrum lead to behavioral arrhythmicity.
Applying live-imaging techniques we further demonstrate that sNPF acts in an inhibitory way on few clock neurons, including some that are also activated by PDF, suggesting that it acts as signaling molecule within the clock network and has opposing effects to PDF. NPF did only evoke very little inhibitory responses in very few clock neurons, suggesting that it might rather be used as a clock output factor. We were not able to apply the same live-imaging approach for the investigation of the clock neuron responsiveness to ITP, but overexpression of ITP with various driver lines showed that the peptide most likely acts mainly in clock output pathways rather than inter-clock neuron communication.
Taking together, I conclude that all investigated peptides contribute to the control of locomotor rhythms in the fruitfly Drosophila melanogaster. However, this control is in most aspects dominated by the actions of PDF and rather only fine-tuned or complemented by the other peptides. I assume that there is a high complexity in spatial and temporal action of the different neuropeptides in order to ensure correct signal processing within the clock network as well as clock output.
N2  - Die meisten Organismen haben endogene Uhren entwickelt, mit deren Hilfe sie ihre Verhaltensweisen, ihren Metabolismus und auch ihre Physiologie an die periodisch wechselnden Umweltbedingungen auf unserer Erde anpassen können. Die sogenannten circadianen Uhren steuern dabei biologische Rhythmen, die an täglich wiederkehrende Umweltfaktoren angepasst sind. Schon seit Jahrzehnten wurden diese circadianen Uhren von Chronobiologen in verschiedensten Modellorganismen untersucht. Zu diesen gehört auch die Taufliege Drosophila melanogaster, welche im Rahmen dieser Doktorarbeit Verwendung fand.
Anatomisch besteht die circadiane Uhr der Taufliege aus etwa 150 sogenannten Uhrneuronen, die sich im dorsalen und lateralen Protocerebrum der Fliege befinden. Diese können anhand ihrer Position im Gehirn, ihrer Morphologie als auch ihrer neurochemischen Eigenschaften charakterisiert werden. Es wurde bereits in früheren Arbeiten gezeigt, dass einige dieser Uhrneuronen jeweils ein oder mehrere Neuropeptide exprimieren, welche mit großer Wahrscheinlichkeit die wichtigsten Signalmoleküle der Uhr darstellen. Dabei ist der „Pigment Dispersing Factor“ (PDF) wohl das Neuropeptid, welches bisher in Bezug auf seine Funktion in der Uhr die größte Aufmerksamkeit fand. Es ist daher auch das Neuropeptid, das bei Weitem am besten untersucht ist. So wurde bereits gezeigt, dass PDF die Oszillationen der Uhrneuronen untereinander synchronisiert und auch in Ausgangssignalwegen der Uhr zu nachgeschalteten Gehirnregionen eine Rolle spielt.
In Zusammenarbeit mit verschiedenen Kollegen, wurde im Rahmen dieser Doktorarbeit untersucht, welche Rolle drei andere Neuropeptide, welche in den Uhrneuronen exprimiert werden, in der Generierung von Verhaltensrhythmen spielen. Der Fokus lag dabei auf der Untersuchung des Neuropeptids F (NPF) des short Neuropeptids F (sNPF) und des Ion Transport Peptids (ITP). Wir konnten für manche dieser Peptide zeigen, dass ihre Verwendung im Uhrnetzwerk unterschiedlicher Drosophila-Arten konserviert zu sein scheint. Im Falle von PDF zeigten sich jedoch Unterschiede in der zellspezifischen Expression in Arten aus südlichen Breitengraden im Vergleich zu Arten aus nördlichen Breitengraden. Zusammen mit ergänzenden Verhaltensdaten anderer Arbeitsgruppen, gehen wir davon aus, dass unterschiedliche Arten bestimmte Eigenschaften ihrer Uhr – wie etwa die Neuropeptid-Expression in bestimmten Zellen – verändert haben, um ihr Verhalten bestmöglich an ihr jeweiliges Habitat anzupassen.
Des Weiteren wurde in dieser Arbeit die Aktivitätsrhythmik in Fliegen untersucht, in welchen gezielt bestimmte Neuropeptid-Systeme auf genetischem Wege - entweder durch Zellablation oder RNA-Interferenz (RNAi) - manipuliert wurden. Wir konnten zeigen, dass wohl keines der untersuchten Peptide eine ähnlich große Rolle für die Aktivitätsrhythmik spielt wie PDF. Aus früheren Arbeiten geht hervor, dass PDF sowohl für die Aufrechterhaltung eines Rhythmus in konstanter Dunkelheit (DD), als auch für die Generierung der Morgenaktivität und für die richtige Phasenlage der Abendaktivität in Licht-Dunkel Zyklen (LD) essentiell ist. Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen nun, dass NPF und ITP die Abendaktivität in LD fördern, dass sie jedoch nicht die einzigen Faktoren sind, die dies bewerkstelligen. ITP scheint außerdem Aktivität während der Nacht zu hemmen. Des Weiteren stellen ITP und möglicherweise auch sNPF eine schwache Perioden verkürzende Komponente in DD dar, ganz im Gegensatz zu PDF, welches eine Perioden verlängernde Wirkung besitzt. Jedoch scheinen weder ITP, NPF noch sNPF für die generelle Aufrechterhaltung eines Rhythmus in DD nötig zu sein.
Vorhergehende Arbeiten wiesen bereits darauf hin, dass PDF wahrscheinlich rhythmisch an den dorsalen Nervenendigungen ausgeschüttet wird. Unsere jetzigen Ergebnisse zeigen desweiteren eine Oszillation in der ITP-Immunfärbung in den dorsalen Projektionen der ITP+ Uhrneuronen in LD, was auch auf eine rhythmische Ausschüttung dieses Peptids schließen lässt. Die rhythmische Freisetzung beider Peptide scheint für die Aufrechterhaltung eines Verhaltensrhythmus in DD wichtig zu sein, da eine konstant hohe Menge an ITP und PDF im dorsalen Gehirn den Freilauf-Rhythmus störten. 
Die live-Imaging Experimente dieser Arbeit zeigten, dass sNPF auf manche Uhrneuronen inhibitorisch wirkt – auch auf einige, die durch PDF aktiviert werden können. sNPF könnte also als Signalmolekül innerhalb des Uhrnetzwerkes fungieren. Auch NPF führte zu inhibitorischen Zellantworten, jedoch waren diese äußerst schwach und betrafen nur wenige Uhrneuronen, was darauf schließen lässt, dass dieses Peptid wahrscheinlich am Signalausgang der Uhr beteiligt ist. Es war uns bisher nicht möglich dieselben live-Imaging Untersuchungen auch für ITP durchzuführen, jedoch zeigten Überexpressionsstudien mit verschiedenen Treiberlinien, dass auch ITP mit großer Wahrscheinlichkeit im Signalausgang der Uhr fungiert.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass alle hier untersuchten Neuropeptide an der Kontrolle der rhythmischen Lokomotoraktivität von Drosophila melanogaster mitwirken. Dabei ist PDF eindeutig der dominierende Faktor, während die anderen Neuropeptide die Wirkung von PDF eher feinregulieren oder komplementieren. Aus den Daten kann geschlossen werden, dass die örtliche und zeitliche Funktionsweise dieser verschiedenen Peptide sehr komplex ist, um sowohl die Prozessierung von Signalen innerhalb des Uhrnetzwerkes als auch in den weitgehend noch unbekannten Ausgangswegen der Uhr zu gewährleisten.
KW  - Taufliege
KW  - Biologische Uhr
KW  - Neuropeptide
KW  - Innere Uhr
KW  - Drosophila
KW  - Circadian Rhythms
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-93796
ER  - 
TY  - THES
A1  - Büchner, Claudia Nadine
T1  - Single molecule studies of DNA lesion search and recognition strategies
T1  - Einzel-Molekül-Studien von Strategien zur DNS-Schadenssuche und -erkennung
N2  - The integrity of our genome is continuously endangered by DNA damaging factors. Several cellular mechanisms have evolved to recognize and remove different types of DNA lesions. Despite the wealth of information on the three-dimensional structure and the catalytic mechanism of DNA repair enzymes, the essential process of target site search and identification remains more elusive. How can a small number of repair proteins find and detect the rare sites of damage rapidly and efficiently over an excess of millions of undamaged bases? 
To address this pivotal question in DNA repair, I focused on the central players from the two DNA damage excision repair pathways in my studies: nucleotide excision repair (NER) and base excision repair (BER). As examples for completely different approaches of damage search, recognition and verification, I compared the NER protein Xeroderma pigmentosum group D (XPD) with the BER proteins human thymine DNA glycosylase (hTDG) and human 8-oxoguanine glycosylase (hOgg1). 
In particular, the single molecule approach of atomic force microscopy (AFM) imaging and complementary biochemical and biophysical techniques were applied. I established a simple, optimized preparation approach, which yields homogeneous and pure samples of long (several hundreds to thousands of base pairs) DNA substrates suitable for the AFM studies with DNA repair proteins. Via this sample preparation, a single target site of interest can be introduced into DNA at a known position, which allows separate analysis of specific protein-DNA complexes bound to the lesion site and nonspecific complexes bound to non-damaged DNA. 
The first part of the thesis investigates the XPD protein involved in eukaryotic NER. In general, the NER mechanism removes helix-distorting lesions – carcinogenic UV light induced photoproducts, such as cyclobutane pyrimidine dimers (CPDs) as well as bulky DNA adducts. The 5’-3’ helicase XPD has been proposed to be one of the key players in DNA damage verification in eukaryotic NER, which is still a matter of hot debate. In the studies, I focused on XPD from the archaeal species Thermoplasma acidophilum (taXPD), which shares a relatively high sequence homology with the sequence of the human protein and may serve as a good model for its eukaryotic counterpart. Based on AFM experiments and accompanying DNA binding affinity measurements with the biosensor technology Biolayer Interferometry (BLI), a clear role of XPD in damage verification was deciphered. Specifically, the data suggested that the ATP-dependent 5’-3’ helicase activity of XPD was blocked by the presence of damage leading to stalled XPD-DNA damage verification complexes at the lesion sites.
Successful damage verification led to ATP-dependent conformational changes visible by a significant transition in DNA bend angles from ~ 50° to ~ 65° at the site of the bound protein. Remarkably, this DNA bend angle shift was observed both in the presence of ATP and ATPγs (non-hydrolyzable ATP analog) indicating that ATP-binding instead of ATP hydrolysis was sufficient to induce repair competent conformational changes of XPD. Most importantly, detailed protein binding position and DNA bend angle analyses revealed for the first time that XPD preferably recognizes a bulky fluorescein lesion on the translocated strand, whereas a CPD lesion is preferentially detected on the opposite, non-translocated strand. Despite the different recognition strategies for both types of damages, they share a common verification complex conformation, which may serve as a signal for the recruitment of further NER factors.
In the second part of the thesis, AFM imaging and a 2-Aminopurine fluorescence-based base-flipping assay were combined to investigate damage search and recognition by DNA glycosylases in BER. Exemplarily, I chose to study hTDG as a representative of the vast glycosylase family. hTDG excises thymine and uracil from mutagenic G:T and G:U mispairs contributing to cancer and genetic disease. The AFM data suggested that hTDG uses the intrinsic flexibility of G:T and G:U wobble pairs for initial damage sensing, while scanning DNA as a search complex (SC, slightly bent DNA). Remarkably, hTDG has been indicated to continuously switch between the search and interrogation conformation (IC, stronger bent DNA) during damage search. In the IC, target bases are interrogated by extrahelical base flipping, which is facilitated by protein-induced DNA bending and enhanced DNA flexibility at mismatches. AFM and fluorescence analyses revealed that the flipped base is stabilized via hTDG’s arginine finger. Correct target bases are perfectly stabilized within the enzyme’s catalytic pocket resulting in prolonged residence time and enhanced excision probability. To test for the generalizability of the proposed hTDG damage search model to BER glycosylases, identical studies were performed with a second glycosylase, hOgg1. The data on hOgg1, which removes structurally more stable 8-oxoguanine lesions, supported the hypothesis developed for lesion recognition by hTDG as a common strategy employed by BER glycosylases
N2  - Die Stabilität des menschlichen Genoms wird durch DNA-schädigende Faktoren ständig bedroht. Mehrere zelluläre Mechanismen haben sich entwickelt, um verschiedene Typen von DNS-Schädigungen zu erkennen und zu entfernen. Obwohl zahlreiche und vielfältige Informationen über die drei-dimensionalen Strukturen und katalytischen Mechanismen von DNS-Reparaturenzymen vorhanden sind, ist der essentielle Prozess der Suche und Identifikation von Läsionen kaum verstanden. Wie ist es möglich, dass eine kleine Anzahl an Reparaturenzymen die seltenen DNS-Schadensstellen unter Millionen von unbeschädigten Basen schnell und effizient finden kann?
Diese zentrale Frage der DNS-Reparatur habe ich mit Hilfe von Schlüssel-Proteinen aus zwei verschiedenen DNS-Reparaturmechanismen untersucht, zum einen aus der Nukleotid- (NER) und zum anderen aus der Basenexzisionsreparatur (BER). Als Beispiel für zwei völlig unterschiedliche Ansätze zur Schadenssuche, -erkennung und -verifizierung, habe ich das NER Protein Xeroderma pigmentosum group D (XPD) mit den BER Proteinen humane Thymin DNA Glykosylase (hTDG) und der humanen 8-Oxoguanin Glykosylase (hOgg1) verglichen.
Im Detail habe ich Einzelmoleküluntersuchungen mittels Rasterkraftmikroskopie (engl. ‚atomic force microscopy‘, AFM) und unterstützenden biochemischen und biophysikalischen Techniken angewandt. Ich habe eine einfache und optimierte Probenaufbereitungsmethode etabliert, welche es ermöglicht homogene, hochreine und lange (mehrere 100 Basenpaare) DNS-Substrate herzustellen, die für AFM Studien mit DNS-Reparaturenzymen geeignet sind. Mit Hilfe dieser Probenherstellungs-Technik kann eine einzelne, gewünschte Zielstelle an einer bestimmten Position in diese DNS-Substrate eingefügt werden. Die Verwendung dieser speziellen DNS-Substrate erlaubt eine separate Analyse von spezifischen Protein-DNS-Komplexen, die an bestimmte Läsionen gebunden sind, und unspezifischen Komplexen mit unbeschädigter DNS.
Der erste Teil dieser Arbeit behandelt die Rolle von XPD in der eukaryotischen NER. Der NER Mechanismus entfernt DNS-Schäden, welche die Helix-Struktur der DNS verzerren. Das sind zum einen krebserregende UV-Schäden, wie zum Beispiel Cyclobutan-Pyrimidindimere (CPDs) sowie sperrige DNS-Addukte. Die 5‘-3‘ Helikase XPD wird als eines der Schlüsselenzyme bei der Schadens-Verifizierung gehandelt, was jedoch derzeit noch umstritten ist. In meinen Studien habe ich mich mit dem XPD-Protein aus dem archäischen Organismus Thermoplasma acidophilum (taXPD) beschäftigt. Dieses weist eine relativ große Sequenzhomologie mit dem humanen Protein auf und stellt daher ein gutes Modell für das eukaryotische XPD dar. Auf Grund von AFM Experimenten und DNS-Bindungsaffinitätsmessungen mittels Biolayer-Interferometrie (BLI), konnte XPD eine eindeutige Rolle in der DNS-Schadensverifizierung zugesprochen werden. Meine Ergebnisse zeigten, dass die ATP-abhängige Helikase-Aktivität von XPD durch die Anwesenheit eines DNA-Schadens gehemmt wird, was zur Schadensverifizierung und Bildung von XPD-DNA-Komplexen führt, die von der Schadensstelle ‚aufgehalten‘ wurden.
Eine erfolgreiche Schadensverifizierung führt daraufhin zu ATP-abhängigen Konformationsänderungen, die sich in einer Änderung des DNA-Biegewinkels von ~ 50° zu ~ 65° an der Stelle des gebunden Proteins äußern. Es ist bemerkenswert, dass diese Änderung des DNS-Biegewinkels sowohl mit ATP und als auch mit ATPγs (nicht-hydrolysierbares ATP Analog) beobachtet wurde. Dies zeigt, dass bereits die Bindung und anstatt der Hydrolyse von ATP ausreicht, um reparaturkompetente Konformationsänderungen durch XPD zu veranlassen. Darüber hinaus haben meine detaillierten Proteinbindeposition- und DNS-Biegewinkelanalysen haben zum ersten Mal gezeigt, dass XPD sperrige Fluoreszein-Schäden vor allem auf dem translozierten DNS-Strang erkennt, während CPD-Schäden vor allem auf dem gegenüberliegendem nicht-translozierten Strang erkannt werden. Trotz dieser unterschiedlichen Erkennungsstrategien für die zwei Schadenstypen, nehmen die beiden Schäden die gleiche Konformation im Schadensverifizierungs-Komplex an, was als Signal für die Rekrutierung weiterer NER Faktoren dienen könnte.
Im zweiten Teil meiner Arbeit kombinierte ich AFM-Experimente mit einem sogenannten ‚base flipping' Test, der auf der Fluoreszenz von 2-Aminopurine basiert, um die Schadenssuche und -erkennung durch DNS-Glykosylasen im BER-Mechanismus zu untersuchen. Als Beispiel für die weitläufige Familie der Glykosylasen wählte ich hTDG aus. hTDG schneidet Thymin und Uracil aus mutagenen G:T und G:U Fehlpaarungen heraus. Die AFM Daten zeigten, dass sich hTDG für die initiale Schadenserkennung die intrinsische Flexibilität in G:T und G:U Paaren zu Nutze macht, während die DNA als Suchkomplex geprüft wird (engl. ‚search complex‘, SC, leicht gebogene DNS-Struktur). Erstaunlicherweise scheint hTDG dabei kontinuierlich zwischen einem Such- und Prüfkomplex umzuschalten (engl. ‚interrogation complex‘, IC, stärkere Biegung der DNS). Im IC werden Basen durch „flippen“ außerhalb der DNS-Helix geprüft, was durch die Protein induzierte DNS-Biegung und die erhöhte Flexibilität von Fehlpaarungen in der DNS ermöglicht wird. Die Analyse von AFM- und Fluoreszenzexperimenten brachte zum Vorschein, dass die ‚geflippte‘ Base durch den Arginin-Finger von hTDG stabilisiert wird. Die korrekten Zielbasen passen exakt in die katalytische Tasche des Enzyms und werden dort perfekt stabilisiert, was zu einer längeren Aufenthaltsdauer führt, die wiederum die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass die Base herausgeschnitten wird. Um zu testen, ob das für hTDG vorgeschlagene Schadenssuchmodel auch allgemein für andere BER Glykosylasen gilt, habe ich die gleichen Experimente mit einer weiteren Glykosylase (hOgg1) durchgeführt, ein Protein das strukturell stabilere 8-Oxoguanin-Schäden entfernt. Die Daten für hOgg1 untermauern die Hypothese, die für die Schadenssuche von hTDG erarbeitet wurde, als eine gemeinsame Strategie von BER Glykosylasen.
KW  - Rasterionenmikroskop
KW  - DNS-Schädigung
KW  - Single-molecule
KW  - Atomic-force-microscopy
KW  - DNA lesion
KW  - Einzel-Molekül
KW  - Rasterkraft-Mikroskopie
KW  - DNS-Schaden
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-111886
ER  - 
TY  - THES
A1  - Stichel, Thomas Günther
T1  - Die Herstellung von Scaffolds aus funktionellen Hybridpolymeren für die regenerative Medizin mittels Zwei-Photonen-Polymerisation
T1  - Fabrication of scaffolds of hybrid polymers for regenerative medicine using two photon polymerization
N2  - In der vorliegenden Arbeit wurde das Verfahren der Zwei-Photonen-Polymerisation von anorganisch-organischen Hybridpolymeren (ORMOCER®e) untersucht. Untersuchungsschwerpunkte bildeten dabei die theoretischen Betrachtungen der Wechselwirkung zwischen Laser und Hybridpolymer, die experimentelle Charakterisierung unterschiedlicher ORMOCER®e sowie die Aufskalierung der Technologie im Hinblick auf die Herstellung von Scaffold-Strukturen für die regenerative Medizin. Hierbei wurde u. a. ein innovativer Belichtungsaufbau entworfen und aufgebaut, der es erlaubt makroskopische, poröse Scaffold-Strukturen mit minimalen Strukturgrößen im Bereich von wenigen Mikrometern herzustellen.
ORMOCER®e sind typischerweise für optische Anwendungen konzipiert, weisen allerdings z. T. biokompatible Eigenschaften auf. Das Material ORMOCER® MB-47 wurde von M. Beyer eigens für biologische Anwendungen synthetisiert. Es zeichnet sich durch Biokompatibilität, teilweiser Biodegradierbarkeit und hervorragende Strukturierbarkeit durch die Zwei-Photonen-Polymerisation aus.
Das in dieser Arbeit verwendete Mikrostrukturierungssystem beinhaltet im Wesentlichen einen Ultrakurzpulslaser, der 325 fs Pulse bei 1030 nm emittiert (verwendet wird die zweite Harmonische bei 515 nm), ein hochpräzises Positionierungssystem, bestehend aus drei luftgelagerten Lineartischen mit einer Reichweite von 10 cm (y-, z-Richtung) bzw. 15 cm (x-Richtung) sowie diversen Objektiven zur Fokussierung. Mit diesen Komponenten lassen sich komplexe dreidimensionale Strukturen mit minimalen Strukturgrößen von bis unter 100 nm erzeugen.
In Kapitel 5.1 wurden theoretische Untersuchungen im Hinblick auf das Wechselwirkungsverhalten zwischen der fokalen Intensitätsverteilung und dem Materialsystem zur Bildung eines Voxels durchgeführt, wobei das technische Wechselwirkungsvolumen und das chemische Wechselwirkungsvolumen samt den reaktionskinetischen Abläufen separat betrachtet wurde.
Das technische Wechselwirkungsvolumen beschreibt die Wechselwirkung zwischen der fokalen Intensitätsverteilung und dem Materialsystem im Rahmen eines Schwellwertprozesses, der es erlaubt Strukturdimensionen unterhalb des Beugungslimits zu realisieren. Die theoretischen Untersuchungen diesbezüglich ergaben, dass sphärische Aberrationen die fokale Intensitätsverteilung (Intensity-Point Spread Function (IPSF)) in Abhängigkeit der Belichtungskonfiguration z. T. sehr stark beeinflussen. Darüber hinaus wurde durch Betrachtung des Schwellwertverhaltens ein mathematischer Zusammenhang zwischen der IPSF und der Leistungsabhängigkeit der Charakteristik des technischen Wechselwirkungsvolumens geschaffen.
Das chemische Wechselwirkungsvolumen beschreibt das tatsächliche Volumen der stattfindenden Polymerisationsreaktion. Dieses geht über das des technischen hinaus, was eine Folge von raumeinnehmendem Kettenwachstum im Rahmen von reaktionskinetischen Teilprozessen ist. Durch die Simulationen dieser reaktionskinetischen Abläufe wurde das leistungsabhängige, zeitliche Verhalten der Reaktionsteilnehmer (Radikale, Monomer, Photoinitiator) und des Vernetzungsgrades ermittelt. Die Simulation wurden für sehr kurze Belichtungszeiten (< 10 ms) auf der Basis von gekoppelten Differentialgleichungen nach Uppal & Shiakolas durchgeführt. Dabei wurde der Einfluss der Teilchendiffusion sowie der Temperaturentwicklung als gering erachtet und in den Berechnungen vernachlässigt.
Die Simulationsergebnisse zeigen, dass eine geringe Belichtungszeit nicht unbedingt durch größere Laserleistungen ausgeglichen werden kann, um einen bestimmten Vernetzungsgrad zu erzielen. Vielmehr führt eine höhere Leistung zu einem raschen Verbrauch des Photoinitiators im Reaktionsvolumen und damit einem schnelleren Erliegen der Polymerisationsreaktion. Um dennoch hohe Vernetzungsgrade erzielen zu können, sind die Reaktionsgeschwindigkeitskoeffizienten der Propagation und der Terminierung k_P und k_T sowie eine ausreichende Photoinitiatorkonzentration von entscheidender Bedeutung. Je größer das Verhältnis k_P/k_T, desto höhere Vernetzungsgrade können auch bei kurzen Belichtungszeiten realisiert werden, wobei ein wesentlicher Teil der Polymerisation als Dunkelreaktion stattfindet. Diese Erkenntnis ist für die Aufskalierung der Technologie der Zwei-Photonen-Polymerisation von großer Bedeutung, welche mit einer Verkürzung der Belichtungszeiten einhergehen muss.
Des Weiteren zeigen die Simulationen, dass das spatiale Konversionsprofil eines Voxels ein lokales Minimum im Zentrum aufweisen kann. Dieses Phänomen tritt dann auf, wenn aufgrund der applizierten Leistung, welche gemäß des Profils der IPSF im Zentrum am höchsten ist, der Photoinitiator im Zentrum rasch verbraucht wird.
In Kapitel 5.2 wurde die Voxelbildung, das Vernetzungsverhalten sowie die mechanischen Eigenschaften belichteter ORMOCER®e bei unterschiedlichen Parametern und Materialsystemen experimentell untersucht.
An Hand von Voxelfeldern wurden die Voxelgröße, das Aspektverhältnis und das Voxelvolumen bei unterschiedlichen Laserleistungen ermittelt. Die Ergebnisse wurden mit den berechneten technischen Wechselwirkungsvolumina verglichen, wobei die Differenz von tatsächlicher Voxelgröße und technischem Wechselwirkungsvolumen als eine weitere charakteristische Größe eingeführt wurde. Dabei zeigte sich, dass besonders die Voxellänge von der Länge des technischen Wechselwirkungsvolumens derart abweicht, dass dies nicht durch raumeinnehmendes Kettenwachstum im Rahmen der Reaktionskinetik erklärt werden kann. Mögliche Erklärungsansätze basieren hierbei auf Wechselwirkungseffekte zwischen Lichtfeld und Material. Beispielsweise könnten durch den nichtlinearen optischen Kerr-Effekt oder die Polymerisation selbst Brechzahlinhomogenitäten induziert werden, welche die Voxelbildung durch Selbstfokussierung beeinflussen. Der Unterschied der Voxelbreite, also das laterale chemische Voxelwachstum, zur Breite des technischen Wechselwirkungsvolumens wurde hingegen mit Hilfe der Reaktionskinetik erklärt. Dabei zeigte sich, dass dieser Unterschied sowohl vom Material selbst als auch von der Fokussieroptik abhängt.
Des Weiteren wurde die Polymerisationsrate der unterschiedlichen Materialien aus der Auftragung des Voxelvolumens gegenüber der Laserleistung durch lineare Approximation bestimmt. Hierbei wurde festgestellt, dass die Materialsysteme z. T. erhebliche Unterschiede aufweisen. Als das Materialsystem mit der höchsten Polymerisationsrate hat sich das auf Acrylaten als vernetzbare Gruppen basierende OC-V in Kombination mit dem Irgacure® Oxe02 Photoinitiator herausgestellt. Aus diesem Grund wurde es für die Herstellung von makroskopischen Strukturen durch die Zwei-Photonen-Polymerisation bevorzugt verwendet.
Die unterschiedlichen Materialien wurden ferner mit Hilfe der µ-Raman-Spektroskopie auf ihr Vernetzungsverhalten untersucht. Konkret wurden hierbei Linienfelder unter Variation der Scan-Geschwindigkeit und der Laserleistung mit Hilfe der 2PP hergestellt und vermessen. Die Vernetzungsgrade wurden semi-quantitativ aus den Spektren ermittelt. Insgesamt wurden Vernetzungsgrade im Bereich zwischen 40 % und 60 % gemessen, wobei mit OC-V und 2 Gew.-% Irgacure® Ox02 die höchsten Vernetzungsgrade erzielt wurden. Des Weiteren hat sich gezeigt, dass die Konversionsgrade für die jeweiligen Materialsysteme bei allen Scan-Geschwindigkeiten sich auf einem im Rahmen der Fehlergrenzen gleichem Niveau befinden. Damit kann der durch Simulationen theoretisch prognostizierte Abfall des Sättigungskonversionsgrades mit zunehmender Scan-Geschwindigkeit mit entsprechend variierenden Belichtungszeiten nicht als verifiziert angesehen werden.
Die verschiedenen Materialsysteme wurden außerdem bezüglich ihrer mechanischen Eigenschaften charakterisiert. Zu diesem Zweck wurden zylindrische Formkörper unter verschiedenen Bedingungen (1PP, 2PP, verschiedene Photoinitiatorkonzentrationen) hergestellt und Druckfestigkeitsmessungen durchgeführt, sowie die Dichten und die Vernetzungsgrade aus den Formkörpern bestimmt.
Insgesamt wurden Elastizitätsmodule im Bereich zwischen 0,40 und 1,37 GPa und Bruchfestigkeitswerte zwischen 117 bis 310 MPa ermittelt. Es konnte festgestellt werden, dass die Konzentration des Photoiniators das Vernetzungsverhalten und damit die mechanischen Eigenschaften der Formkörper stark beeinflusst. Während geringe Konzentrationen zu geringeren Vernetzungsgraden und niedrigen Elastizitätsmodulen führten, zeigten die Formkörper höherer Konzentration ein deutlich spröderes Verhalten mit höheren Vernetzungsgraden und Elastizitätsmodulen. Das höchste Elastizitätsmodul wurde an Hand von Formkörpern vermessen, welche aus OC-V mit 2 Gew.-% Irgacure® Ox02 hergestellt wurden.
Darüber hinaus wurde festgestellt, dass sich die mechanischen Eigenschaften von durch 2PP hergestellten Formkörpern durch die applizierte Laserleistung beeinflussen lassen. Die Ursache hierfür ist, dass durch die Laserleistung die Voxelgröße und damit der Überlapp zwischen den Voxeln eingestellt werden kann. Im Bereich des Überlapps findet dann eine Doppelbelichtung des Materials statt, was zu höheren Vernetzungsgraden führen kann. Außerdem wurden durch die 2PP bei hinreichend großen Belichtungsleistungen auch Formkörper realisiert, welche höhere Elastizitätsmodule und Bruchfestigkeitswerte aufwiesen als Körper, welche durch UV-Belichtung hergestellt wurden.
Die Aufskalierung der Zwei-Photonen-Technologie wurde in Kapitel 5.3 behandelt. Neben einer ausführlichen Diskussion zu den Herausforderungen diesbezüglich, wurden zwei Belichtungsstrategien zur Herstellung von makroskopischen Scaffold-Strukturen eingesetzt und optimiert. Hierbei ist insbesondere der Badaufbau hervorzuheben, der es erlaubte Strukturen von prinzipiell unbegrenzter Höhe mit Hilfe der Zwei-Photonen-Polymerisation herzustellen.
Eine wesentliche Herausforderung der Aufskalierung der 2PP ist die Beschleunigung des Prozesses. Aus den Betrachtungen geht hervor, dass für eine gravierende Beschleunigung der 2PP-Strukturierung neben der Scan-Geschwindigkeit auch das Beschleunigungsvermögen des Positionierungssystems entscheidend ist. Des Weiteren sind auch Parallelisierungsmethoden mit z. B. diffraktiven optischen Elementen nötig, um ausreichende Prozessgeschwindigkeiten zu erzielen.
Der Standardaufbau mit Luftobjektiven wurde dazu verwendet millimetergroße Strukturen mit hoher Qualität aus ORMOCER®en herzustellen. Auch wenn die maximale Strukturhöhe durch den Arbeitsabstand des Objektivs beschränkt ist, hat sich gezeigt, dass dieser Aufbau sich für die einfache Herstellung von millimetergroßen Test-Scaffold-Strukturen eignet, welche z. B. für Zellwachstumsversuche oder mechanische Belastungstest eingesetzt werden können. Das biodegradierbare MB-47 wurde hierbei ebenfalls erfolgreich eingesetzt und u. a. für die Herstellung von Drug-Delivery-Strukturen verwendet.
Der Badaufbau, basierend auf einem Materialbad mit durchsichtigem Boden, einem darin befindlichen und in der Vertikalen (z-Richtung) beweglichen Substrathalter sowie einer Belichtung von unten durch eine sich in der Ebene bewegende Fokussieroptik, wurde verwendet um eine Freiheitsstatue mit 2 cm Höhe sowie millimetergroße Scaffold-Strukturen mit Porengrößen im Bereich von 40 bis 500 µm in ORMOCER-V zu realisieren. Weitere Strukturierungsresultate mit z. T. anwendungsbezogenem Hintergrund sind die Gehörknöchelchen des menschlichen Ohrs in Lebensgröße, ein Scaffold in Form eines Steigbügels des menschlichen Ohrs, Test-Scaffold-Strukturen für mechanische oder biologische Untersuchungen sowie Drug-Delivery Strukturen. Es wurden Bauraten von bis zu 10 mm^3/h erzielt.
Bezüglich der Prozessgeschwindigkeit und Strukturhöhe wurde bei Weitem noch nicht das Potential des luftgelagerten Positioniersystems ausgeschöpft. Dafür bedarf es einer Gewichtsoptimierung des bestehenden Belichtungsaufbau, um höhere Beschleunigungswerte und Scan-Geschwindigkeiten realisieren zu können. Unter Annahme einer effektiven Gewichtsoptimierung und der damit verbundenen Erhöhung der Beschleunigung auf 10 m/s^2 könnte eine Baurate bei einer Scan-Geschwindigkeit von 225 mm/s und einem Slice- und Hatch-Abstand  von 15 und 10 µm von etwa 60 mm^3/h erzielt werden.
Im Rahmen der Aufskalierung wurde ebenfalls der experimentelle Einsatz von diffraktiven optischen Elementen zur Fokus-Multiplikation untersucht. Die Experimente wurden mit Hilfe eines Elements durchgeführt, welches eine 2 x 2 Punkte-Matrix  neben der ungebeugten 0. Ordnung bereitstellt und Bestandteil eines experimentellen Setups war, welches aus Linsen, Blenden und einem Objektiv zur Fokussierung bestand. Mit Hilfe der erzeugten Spot-Matrix wurden zum einen simultan vier Drug-Delivery-Strukturen hergestellt und zum anderen einzelne Scaffold-Strukturen realisiert. In jedem Fall wurde eine Beschleunigung des Prozess bzw. eine Erhöhung der Polymerisationsrate um den Faktor 4 für die verwendeten Parameter erreicht. Bei der Herstellung der Scaffolds wurden zwei unterschiedliche Strategien verfolgt. Während zum einen die Periodizität der inneren Scaffold-Struktur auf die Fokusabstände angepasst und damit simultan vier aneinandergereihte Einheitszellen hergestellt wurden, konnte zum anderen auch demonstriert werden, dass durch die geschickte Bewegung der Fokusse eine ineinander verschobene Struktur möglich ist. Der Vorteil der letzteren Strategie ist, dass auf diese Weise eine komplette Schicht gescannt werden kann und damit hohe Scan-Geschwindigkeiten realisiert werden können. Die erzielten Bauraten waren dennoch nicht größer als die Bauraten, die mit einem einzelnen Spot im Rahmen des Standardaufbaus oder des Badaufbaus erreicht wurden. Hierfür bedarf es weiterer Optimierung der Parameter und des Setups.
Transmittiert fokussiertes Licht eine Grenzfläche zweier Medien mit unterschiedlichen Brechungsindizes, dann tritt sphärische Aberration auf, welche sich durch die Verbreiterung des Fokus besonders in axiale Richtung bemerkbar macht. Da diese im Rahmen der verwendeten Belichtungsstrategien die Strukturierungsergebnisse nachweislich beeinträchtigen, wurden experimentelle Untersuchungen sowie Optimierungsroutinen diesbezüglich durchgeführt.
Im Zusammenhang mit dem Standardaufbau wurde eine Leistungsanpassung während der Strukturierung vorgenommen. Auf diese Weise wurde erreicht, dass bei variabler Fokustiefe im Material die maximale Intensität trotz sphärischer Aberration konstant gehalten wurde, wodurch sich die strukturelle Homogenität der Scaffolds entlang der axialen Richtung (optische Achse) deutlich verbesserte.
Des Weiteren wurde der Badaufbau dazu verwendet, die axiale Intensitätsverteilung in-situ für diskrete Fokustiefen unter der Verwendung eines Objektivs mit der NA von 0,60 abzubilden. Zu diesem Zweck wurde aus hergestellten Voxelfeldern eine Voxelfeldfunktion ermittelt und mit der axialen IPSF korreliert. Dabei wurde angenommen, dass sich das chemische Wechselwirkungsvolumen vernachlässigbar gering vom technischen Wechselwirkungsvolumen unterscheidet. Die experimentellen Ergebnisse zeigten deutlich die für sphärische Aberrationen typischen Nebenmaxima auf. Die Lage bzw. Abstände dieser entsprachen in guter Übereinstimmung den jeweiligen Simulationen. Schließlich wurde noch die sphärische Aberration durch den Korrekturring der Objektive für verschiedene Deckglasdicken korrigiert. Die resultierende IPSF wurde ebenfalls mit Hilfe des Badaufbaus abgebildet, wobei keinerlei Nebenmaxima gefunden werden konnten. Die Breite des Hauptmaximums konnte deutlich verringert werden.
Zusammengefasst lässt sich sagen, dass im Rahmen dieser Arbeit erhebliche Fortschritte bei der Aufskalierung der 2PP zur Erzeugung von Scaffold-Strukturen für die regenerative Medizin erzielt wurden. Die erreichten Strukturdimensionen und die Bauraten übertreffen alle bis dato bekannten Ergebnisse. Dabei wurden auch durch theoretische Betrachtungen und experimentellen Methoden grundlegende Erkenntnisse über die Reaktionsdynamik der durch die Zwei-Photonen-Absorption initiierten Polymerisationsreaktion gewonnen. Nichtsdestotrotz sind einige Fragestellungen offen sowie Problematiken des Prozesses vorhanden, die für eine Realisierung von makroskopischen Scaffold-Strukturen gelöst werden müssen.
So sind die realisierten Bauraten noch zu gering, um in angemessener Zeit makroskopische Scaffolds-Strukturen herzustellen, welche deutlich größer als 1 cm^3 sind. Aus diesem Grund müssen weitere Verbesserungen bezüglich der Scan-Geschwindigkeit sowie des Einsatzes von diffraktiven optischen Elementen zur Erhöhung der Polymerisationsrate erzielt werden. Da bei der Verwendung von Multi-Spot-Arrays, welche mit Hilfe gewöhnlicher diffraktiver optischer Elemente erzeugt wurden, die Realisierung von beliebigen und detaillierten äußeren Scaffold-Formen eingeschränkt ist, empfiehlt es sich den Einsatz von Spatial Light-Modulatoren zu verfolgen. Diese fungieren als dynamisch modulierbares DOE, mit dem einzelne Spots gezielt ein- und ausgeblendet und Spotabstände dynamisch variiert werden können. Schließlich ist es vorstellbar, den Spatial Light-Modulator mit dem Badaufbau zu kombinieren, um uneingeschränkte, große Strukturen in annehmbarer Zeit mit hochaufgelösten Details herstellen zu können. Dieses Vorgehen bedarf allerdings noch der tiefgreifenden Untersuchung der Potentiale des Spatial Light-Modulators.
Darüber hinaus weisen die theoretischen und experimentellen Untersuchungen zur Reaktionskinetik darauf hin, dass die Voxelentstehung ein komplexer Prozess ist, der möglicherweise auch durch nichtlineare optische Wechselwirkungseffekte abseits der Zwei-Photonen-Absorption beeinflusst wird. Daher sind hier weitere Untersuchungen und Berechnungen zu empfehlen, um z. B. den Einfluss einer intensitätsabhängigen Brechzahl  auf die Voxelbildung quantifizieren zu können. Entsprechende Ergebnisse könnten schließlich dazu dienen, dass im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Modell zur Voxelbildung, welches auf der getrennten Betrachtung von technischen und chemischen Wechselwirkungsvolumen basiert, zu verbessern. Ein leistungsfähiges Modell, welches die Voxelbildung in Abhängigkeit des Materials und der Fokussieroptik präzise vorhersagen kann, wäre für das Erzielen optimaler Strukturierungsergebnissen ein Gewinn.
N2  - In this thesis, the two photon polymerization technique using ORMOCER®s was investigated thoroughly. The main aspects of matter were the theoretical investigations of the interaction between laser and polymer, the experimental characterization of the different ORMOCER®s, and the scale-up of the photon polymerization technique in order to fabricate scaffolds for the regenerative medicine. The latter was achieved by designing and building up an innovative exposure device[38] which enables the fabrication of scaffold structures with minimal structure sizes of a view microns.
The experiments were done using UV sensitive anorganic-organic hybrid polymers, also known as ORMOCER®s. These are typically synthesized for optical applications, but some are also biocompatible. The ORMOCER® MB-47 was invented by M. Beyer for biological application and possesses biocompatibility, partial biodegradability, and advanced 2PP structuring behavior.
The micro-structuring system used contains an ultra-short pulse laser which emits 325 fs pulses at 1030 nm (applied was 515 nm using second harmonic generation), a highly precise positioning system which consists of three air-bearing stages with a travel range of 10 cm (y, z direction) and 15 cm (x direction), respectively, and some objectives for focusing. With these components, complex three-dimensional structures with minimal structure size below 1 µm can be produced.
In Capital 5.1, theoretical studies of the interaction between the focal intensity distribution and the material, which defines voxel growth, were performed. Therefore, the technical interaction volume and the chemical interaction volume were separately investigated.
The technical interaction volume describes the threshold driven interaction between the focal intensity distribution and the material system, which allows the realization of structure sizes below the resolution limit (diffraction) of the wavelength used. The theoretical investigations showed that spherical aberration influences the focal intensity distributions (Intensity-Point Spread Function (IPSF)) which were calculated for different experimental exposure configuration. The results propose a severe influence with increasing focus depth into the material. Moreover, a formal relation between the IPSF and the technical interaction volume was derived by using the threshold assumption. By using the Gaussian beam assumption as IPSF, the analogy of the derived formula to the voxel growth model of Serbin et al. was recognized.
The chemical interaction volume represents the actual volume of the polymerization reaction. Its amount exceeds the technical interaction volume due to the space-consuming chain growth during the polymerization. By the simulation of the reaction kinetics of the polymerization, the time- and power-depending behavior of the different reactants (radicals, monomer, photo initiator) as well as the degree of conversion was calculated. The simulations were done for very short exposure times (< 10 ms) by using a system of coupled differential equations which are based on a model invented by Uppal & Shiakolas. Therefore, the influence of diffusion and temperature was estimated to be small on short time scales and thus neglected.
The results of the simulations show that a short exposure time cannot be necessarily compensated by high laser powers to achieve a certain degree of conversion. Higher laser power leads rather to a swift consumption of the photo initiator and thus to a disruption of the polymerization. In order to achieve high degrees of conversions, the reactive rate coefficients of the propagation and termination k_P and k_T as well as a sufficient amount of photo initiator concentration is essential. The larger the ratio k_P/k_T the higher degree of conversion can be realized even with short exposure times whereas a significant part of the reaction takes place during the dark period. This finding is important for the scale-up of the photon polymerization technique which has to involve shorter exposure times.
Moreover, the simulations show that the spatial profile of the degree of conversion can feature a central minimum. This phenomenon occurs when the central maximum intensity of the IPSF consumes the entire photo initiators in short times which leads to a disruption of the polymerization.
In Capital 5.2, the voxel growth, the behavior of conversion as well as the mechanical properties of hardened ORMOCER®s were experimentally investigated with different parameters and material systems.
By means of voxel fields, voxel sizes, aspect ratios and voxel volumes at different laser powers were determined. The results were compared with the calculated technical interaction volume, whereas the difference was invented as a new characteristic value.  It has been shown that the voxel length deviates clearly from the length of the technical interaction volume which cannot be explained by space-consuming chain growth during the polymerization. Instead,  it was assumed that this observation is reasoned by interaction effects between light and material (optical Kerr effect, polymerization) leading to an inhomogeneous refractive index distribution and thus to self-focusing and self-trapping. In contrast to that, the difference between the voxel diameter and the diameter of the technical interaction volume was correlated with reaction kinetic influences.
Additionally, the dependency of the voxel volume on the laser power was linear approximated in order to determine the polymerization rate of different material systems. Here, strong differences between the materials were identified. The material with the highest polymerization rate was OC-V with the Irgacure® Oxe02 photo initiator which consists of acrylates as cross-linkable group. Because of this, this material system was preferred for 2PP structuring of large scale structures.
The different materials were investigated concerning their conversion behavior by means of µ-Raman spectroscopy. Therefore, fields of lines were produced by 2PP with varying scan speed and laser power and measured. The degree of conversion was then semi-quantitative extracted from the spectra. All in all, the degrees of conversion were determined to be in the range of 40 to 60 % for all materials. The material with the highest degree of conversion was the OC-V with 2 wt.-% Irgacure® Ox02. Moreover, the measurements showed that the degree of conversion for each material system does not vary with the scan speed (exposure time) within the limits of measurement error. Thus, the simulations from Capital 5.1.3, which predicted that shorter exposure times cannot be necessarily compensated by higher laser powers, could not be confirmed.
Furthermore, the mechanical properties of the different materials were characterized. Therefore, cylindrical samples were produced with different processes and parameters and tested with a compressive load. Also the densities and degrees of conversion were determined.
All in all, elastic moduli between 0,40 and 1,37 GPa and load failures between 117 and 310 MPa were measured. It was detected that the photo initiator concentration influences the conversion behavior and thus the mechanical properties of the samples. While low concentrations led to lower degrees of conversion and lower elastic moduli, the samples produced with higher concentrations were more brittle with higher degrees of conversion and elastic moduli. The highest elastic modulus was measured for samples which were produced in OC-V with 2 wt.-% Irgacure® Ox02.
Moreover, the mechanical properties of samples produced with 2PP can be influenced by the utilized laser power. This is reasoned by the voxel sizes which can be adjusted by the laser power and which determine the overlap of vicinal voxels at distinct hatch and slice distances. In the overlap area double exposure takes place which can lead to higher degrees of conversion. It was found that with sufficient laser powers the 2PP leads to higher elastic moduli and load failures than the 1PP.
Capital 5.3 deals with the scale-up of the photon polymerization technique. After the discussion of the challenges, two exposure strategies were used to produce macroscopic scaffold structures. Especially, the vat setup has to be emphasized which can be used to build structures with basically unlimited structure heights by means of the 2PP technique.
One of the major challenges concerning the scale-up of the 2PP is the speed-up of the process. Therefore, the scan speeds as well as the acceleration of the positioning system play important roles. Moreover it was detected that further parallelizing techniques as the utilization of diffraction optical elements are needed in order to achieve a sufficient speed-up of the 2PP technology.
The standard exposure setup with air objectives was used to fabricate millimeter-sized structures in ORMOCER®s which high quality. Though the maximal achievable structure height is limited by the working distance of the objective used, the setup is suitable for the fabrication of macroscopic scaffolds which can be utilized for biological or mechanical testing. Moreover, the biodegradable MB-47 was successfully used for the fabrication of Drug Delivery structures.
The vat setup bases on a vat/bath as material reservoir with transparent bottom, a sample holder moveable in the vertical (z) direction, and an upside down x-y-scanning objective. The sample can be moved upwards which enables one to build structures whose heights are not limited by the working distance of the employed objective anymore. This setup was used to fabricate a model of the statue of liberty with a height of 2 cm and millimeter-sized scaffolds with pore sizes in the area between 40 and 500 µm in ORMOCER®-V. Moreover, the human ossicles in life size, a scaffold in the shape of the human stapes, different test scaffold structures for mechanical and biological investigations and drug delivery structures were build. The achieved maximum building rate was 10 mm^3/h.
So far, the speed-up and scale-up potentials of the air-bearing positioning system haven’t been exhausted when using the vat setup. Therefore, the setup has to be optimized regarding weight and stability in order to realize higher accelerations of up to 10 m/s^2. This would enable build rates of up to 60 mm3/h with a scan speed of 224 mm/s and slice and hatch distances of 15 and 10 µm.
Moreover, the speed-up by means of diffractive optical elements was experimentally investigated. Therefore, an optical setup was constructed which includes the diffractive optical element, some lenses, an objective, and a blind to blank the zero order. By this a 2 x 2 spot matrix was generated which was used for the simultaneous fabrication of four drug delivery structures and the production of single scaffold structures. In both cases an increase of the polymerization rate was achieved regarding to structuring without diffractive optical elements. For the fabrication of the scaffold structures two different scan strategies were performed. Using the first one, a scaffold was built up by the simultaneous structuring of four scaffolds’ gyroid unit cells. After finishing these cells, more cells were stitched to them until a millimeter-sized scaffold was achieved. For this strategy, it’s important that the size of the unit cell design is adjusted to the focal matrix distances. With the second strategy a scanning of the whole spot matrix along the whole scaffold flank is performed. By this it was possible to produce a pile of interleaved beams which represents a woodpile-like scaffold. The fact that the produce lines of each layer are as long as scaffold flank leads to the advantage that higher scan speeds and thus build rates can be achieved than with the first strategy. Nevertheless, the realized maximum build rates weren’t exceeding the build rates which were reached by using the standard setup or the vat setup. Thus, more optimization of parameters and setup is needed.
If focused laser lights transmits through an interface of two materials with different refractive indices, spherical aberration occurs which leads to blurring of the focal intensity distribution especially in the axial direction. When using air objectives this blurring affects the structuring results. Hence theoretical and experimental investigations were done in order to optimize exposure routines.
When using the standard exposure setup, power adoption was performed during the structuring process which allows holding the maximum focal intensity constant at varying focal depths in the presence of spherical aberration influences. By this, a clear improvement of the scaffolds’ quality and homogeneity along the axial direction was achieved.
Furthermore, the vat setup with the NA 0.60 objective was used to perform an experimental in situ mapping of the focal axial intensity distribution for different focal depths. A voxel field function was extracted from produced voxel fields and correlated with the axial intensity distribution. Therefore, it was assumed that the chemical interaction volume is equal to the technical interaction volume. The experimental results showed clearly the presence of side maxima which are typical for spherical aberration influences. The distances between them were predicted quite exactly by theoretical simulations. Finally, the spherical aberrations were reduced by the correction collar of the objective. The resulting intensity distribution was also mapped with the vat setup and no side maxima were found for the experimental intensity distribution. Moreover the contrast of the main maximum was clearly improved.
Overall, it can be concluded that within this work a noticeable progress in the scale-up of the two-photon polymerization technique was achieved which is important for the fabrication of scaffold structures for the regenerative medicine. The realized structure dimensions and build rates exceed all, so far, known specifications of structures fabricated by two-photon polymerization. Moreover, basic knowledge of the most important aspects of the scale-up was discovered by thoroughly theoretical and experimental investigations.
Nevertheless, there is still much improvement necessary to establish the two photon polymerization technique as a competitive tool for the production of scaffold structures which are larger than 1 cm^3. Higher scan speeds and advanced setups with diffractive optical elements must be applied to achieve build rates in the range over 1 cm^3/h. Due to the lack in flexibility of usual diffractive optical elements, it is recommended to use spatial light modulators which are dynamic adjustable diffractive optical elements. With them it is possible to vary the spot intensity distribution, spot number as well as the spot distances during the process. Finally, it is imaginable that in future the vat setup combined with a spatial light modulator can be used for the fabrication of large macro structures with finest details in adequate time. But therefore, it is necessary to perform thoroughly investigations concerning the potentials of spatial light modulators.
Moreover, the theoretical and experimental investigations on the reaction kinetics show that voxel growth is a complex process which is possibly affected by nonlinear optical interactions aside from the two-photon absorption phenomenon. Thus, intensive study should be done in order to, for example, quantify the influence of an intensity-dependent refractive index on the voxel growth. Maybe, results could be used to improve the voxel growth model of this work which bases on the separate consideration of the technical and chemical interaction volumes. A powerful tool enabling the prices prediction of voxel growth characteristics depending on material and focusing optics would help to improve the detail quality of fabricated scaffolds.
KW  - Tissue Engineering
KW  - Polymere
KW  - Mikrofertigung
KW  - Two-photon polymerization
KW  - Two-photon absorption
KW  - Scaffold fabrication
KW  - Zwei-Photonen-Polymerisation
KW  - Zweiphotonenabsorption
KW  - Reaktionskinetik
KW  - Raman-Spektroskopie
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-130161
ER  - 
TY  - THES
A1  - Mühlan-Meyer, Tirza
T1  - Mennonitendeutsch. Untersuchungen zur sprachlichen Form und verbalen Interaktion in einer religiösen Kolonie in Paraguay
T1  - Mennonite German. An examination of linguistic form and verbal interaction in a religious colony in Paraguay
N2  - Gegenstand dieser linguistischen Untersuchung ist das sprachlich-kommunikative Verhalten von Bewohnern einer Mennoniten-Kolonie in Paraguay. Die Autorin gibt zunächst eine gründliche ethnografische Analyse der gemeinsamen sozialen Identität, der internen Gliederungen und Strukturen, der Kommunikationsanlässe etc. und beschreibt auf dieser Grundlage die durch ethnische und religiöse Überzeugungen geprägten sozialen Stile einzelner Interaktionsgruppen in bestimmten Kommunikationssituationen. Forschungsleitende Idee ist die Ethnografie des Sprechens, durchgeführt mit den Methoden der linguistischen Gesprächsanalyse.
Der zweite Schwerpunkt ist mehr strukturell orientiert: Die Autorin beschreibt auf den Ebenen der Lexik und der Morphosyntax die Besonderheiten der Fernheimer Standardsprache (‚Mennonitendeutsch‘), die durch die lange Tradition des mennonitisch-niederdeutschen Plautdietschen und durch einige spanische Lehnwörter geprägt ist.
Diese Untersuchung zeigt, wie man quantitative und qualitative, struktur- und interaktionsorientierte Fragestellungen der Soziolinguistik gewinnbringend miteinander kombinieren kann.
N2  - The focus of this study is the verbal and communicative behaviour of inhabitants of a Mennonite colony in Paraguay. The first part of the study comprises a profound ethnographic analysis, evaluating the inhabitants’ shared social identity, the prevailing internal structures, as well as the occasions for communication. On this basis, the author elucidates the social styles of specific interactional groups in certain communicative situations, which are shaped by their ethnic and religious convictions. The guiding concept of the investigation is the ethnography of speaking, which is carried out through conversation analytical methodology.

The second major focus is of a more structural nature. From a lexical and morphosyntactic perspective, the author describes the idiosyncrasies of ‘Mennonite German’, the standard variety of German spoken in the Fernheim colony. This variety is shown to be influenced by the long tradition of Mennonite Low German, and some Spanish loan words.
KW  - Konversationsanalyse
KW  - Mennonitendeutsch
KW  - Kommunikationsverhalten
KW  - Ethnografie des Sprechens
KW  - Ethnography of communication
KW  - Gesprächsanalyse
KW  - conversational analysis
KW  - Ethnografische Beschreibung der Mennoniten-Kolonie Fernheim in Paraguay
KW  - Ethnographie of the Mennonite colony Fernheim in Paraguay
KW  - Sozialer Stil des Sprechens
KW  - Sprachlich-kommunikatives Verhalten
KW  - Face-Konzept nach Goffman
KW  - Paraguay
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-129203
ER  - 
TY  - THES
A1  - Ickrath, Pascal
T1  - Lebensqualität und Zufriedenheit mit dem kosmetischen Ergebnis im Vergleich zwischen konventioneller laparoskopischer und  Single Port Cholezystektomie
T1  - Quality of life and body image in comparison between standard multiport laparoscopic cholecystectomy and single-port laparoscopic cholecystectomy
N2  - Untersuchung der postoperativen Lebensqualität und der Zufriedenheit mit dem kosmetischen Ergebnis bei Patienten mit Single Port Cholezystektomie (SPC) und Standard Multiport laparoskopischer Cholezystektomie (SMLC). Es erfolgte ein Patienteninterview mit dem Body Image Questionnaire (BIQ) und dem Short Form 12 Health Survey (SF-12). Die Patienten mit SPC hatten eine signifikant höhere Zufriedenheit mit dem kosmetischen Resultat der Narbe, während die Lebensqualität sich nicht signifikant unterschied.
N2  - To study the postoperative quality of life and body image of patients who underwent either single-port cholecystectomy (SPC) or standard multiport laparoscopic cholecystectomy (SMLC). We used the Short Form 12 Health Survey (SF-12) and the Body Image Questionnaire (BIQ) for an interview with the patients. SPC patients were significantly more satisfied with the cosmetic result of their scar. The quality of life did not differ between the SPC and SMLC patients.
KW  - Laparoskopie
KW  - Single Port Cholezystektomie
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-127405
ER  - 
TY  - THES
A1  - Preuß, Isabell
T1  - Computer-basierte Förderung der Lesefertigkeit von Kindern aus Diagnose- und Förderklassen
T1  - Computer based promotion of reading skills by children with special educational needs
N2  - Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Evaluation eines Computerprogramms zur Le­seförderung anhand einer ausgewählten Gruppe von Drittklässlern der Diagnose- und Förderklassen. Ausge­wählt wurde das celeco-Programm (celeco - Richtig Lesen Lernen). Das Anliegen dieser Ar­beit ist die Evaluation des celeco-Programms hinsichtlich seiner Wirk­samkeit und Anwendbarkeit im Bereich der Leseförderung bei leseschwachen Schülern mit sonderpädagogischem Förderbedarf. 
Dabei wurde folgendes Vorgehen gewählt: Eine Reihe schwacher Leser wurde mit dem oben er­wähnten Programm im Leselernprozess gefördert. Es wurden Ausgangs­daten und Daten über die Lernfortschritte der Probanden gesammelt. Die Kontroll­gruppe bildeten die nicht geförderten Klassenkameraden.
In einer anschließenden statistischen Auswertung wurde untersucht, ob das gewählte Förderpro­gramm erfolgreich angewendet werden konnte und sich somit als effektiv erwies. 
Die Auswertung zeigte, dass die geförderten Kinder sich in den trainierten Aufgaben signifikant verbesserten und eine Steigerung der Lesegenauigkeit stattfand, die auch außerhalb des Compu­terprogramms nachweisbar war. Bei den Kindern der Kontroll­gruppe konnte im Förderzeitraum keine Verbesserung der Lesegenauigkeit im glei­chen Ausmaß festgestellt werden. Besonders günstig wirkte sich das Training auf die Leser aus, die das simultane Erfassen mehrerer Buchsta­ben nicht beherrschten.
Beim celeco-Programm scheint es sich demnach um ein effektives Computerprog­ramm zur Le­seförderung von leseschwachen Schülern mit sonderpädagogischem Förderbedarf zu handeln.
N2  - This study deals with the evaluation of a computer program to support reading skills based on a selected group of children with special educational needs in year 3 of a special needs primary school.
The celeco program was chosen. The purpose of this study is the evaluation of the celeco-program in terms of its effectiveness and applicability in the promotion of reading skills of pupils with special educational needs who are weak readers.
The following methodology was chosen: A group of weak readers was supported by the above-mentioned program in the teaching of reading skills. Data was collected at the beginning of the study and to track progress of the reading skills of the supported participants. The control group consisted of the non-supported classmates.
In a subsequent statistical analysis it was examined whether the selected reading support program could be successfully applied, and thus proven to be effective.
The evaluation showed that the supported children significantly improved in the trained tasks and an increase in reading accuracy took place, which was also detectable outside of the computer program. In the children of the control group no improvement in reading accuracy to the same extent could be observed during the period of the study. The training had a particularly positive effect on the readers who were not capable of simultaneously detecting multiple letters.
The celeco program therefore seems to be an effective computer program to support the reading skills of pupils with special educational needs who are weak readers.
KW  - Leseförderung
KW  - Sonderpädagogik
KW  - celeco - Richtig Lesen Lernen
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-123932
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Chen, Yi-chun
A1  - Gerber, Bertram
T1  - Generalization and discrimination tasks yield concordant measures of perceived distance between odours and their binary mixtures in larval Drosophila
JF  - The Journal of Experimental Biology
N2  - Similarity between odours is notoriously difficult to measure. Widely used behavioural approaches in insect olfaction research are cross-adaptation, masking, as well as associative tasks based on olfactory learning and the subsequent testing for how specific the established memory is. A concern with such memory-based approaches is that the learning process required to establish an odour memory may alter the way the odour is processed, such that measures of perception taken at the test are distorted. The present study was therefore designed to see whether behavioural judgements of perceptual distance are different for two different memory-based tasks, namely generalization and discrimination. We used odour-reward learning in larval Drosophila as a study case. In order to challenge the larvae's olfactory system, we chose to work with binary mixtures and their elements (1-octanol, n-amyl acetate, 3-octanol, benzaldehyde and hexyl acetate). We determined the perceptual distance between each mixture and its elements, first in a generalization task, and then in a discrimination task. It turns out that scores of perceptual distance are correlated between both tasks. A re-analysis of published studies looking at element-to-element perceptual distances in larval reward learning and in adult punishment learning confirms this result. We therefore suggest that across a given set of olfactory stimuli, associative training does not grossly alter the pattern of perceptual distances.
KW  - discrimination
KW  - drosophila melanogaster
KW  - generalization
KW  - memory
KW  - olfaction
KW  - perception
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-121625
VL  - 217
IS  - 12
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Staab, Wieland
A1  - Hottowitz, Ralf
A1  - Sohns, Christian
A1  - Sohns, J.an Martin
A1  - Gilbert, Fabian
A1  - Menke, Jan
A1  - Niklas, Andree
A1  - Lotz, Joachim
T1  - Accelerometer and Gyroscope Based Gait Analysis Using Spectral Analysis of Patients with Osteoarthritis of the Knee
JF  - Journal of Physical Therapy Science
N2  - [Purpose] A wide variety of accelerometer tools are used to estimate human movement, but there are no adequate data relating to gait symmetry parameters in the context of knee osteoarthritis. This study's purpose was to evaluate a 3D-kinematic system using body-mounted sensors (gyroscopes and accelerometers) on the trunk and limbs. This is the first study to use spectral analysis for data post processing. [Subjects] Twelve patients with unilateral knee osteoarthritis (OA) (10 male) and seven age-matched controls (6 male) were studied. [Methods] Measurements with 3-D accelerometers and gyroscopes were compared to video analysis with marker positions tracked by a six-camera optoelectronic system (VICON 460, Oxford Metrics). Data were recorded using the 3D-kinematic system. [Results] The results of both gait analysis systems were significantly correlated. Five parameters were significantly different between the knee OA and control groups. To overcome time spent in expensive post-processing routines, spectral analysis was performed for fast differentiation between normal gait and pathological gait signals using the 3D-kinematic system. [Conclusions] The 3D-kinematic system is objective, inexpensive, accurate and portable, and allows long-term recordings in clinical, sport as well as ergonomic or functional capacity evaluation (FCE) settings. For fast post-processing, spectral analysis of the recorded data is recommended.
KW  - accelerometer
KW  - gait
KW  - gyroscope
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-121614
VL  - 26
IS  - 7
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Schröder, Wiebke
A1  - Bernhardt, Jörg
A1  - Marincola, Gabriella
A1  - Klein-Hitpass, Ludger
A1  - Herbig, Alexander
A1  - Krupp, Guido
A1  - Nieselt, Kay
A1  - Wolz, Christiane
T1  - Altering gene expression by aminocoumarins: the role of DNA supercoiling in Staphylococcus aureus
JF  - BMC Genomics
N2  - BACKGROUND:
It has been shown previously that aminocoumarin antibiotics such as novobiocin lead to immediate downregulation of recA expression and thereby inhibit the SOS response, mutation frequency and recombination capacity in Staphylococcus aureus. Aminocoumarins function by inhibiting the ATPase activity of DNA gyrase subunit B with a severe impact on DNA supercoiling.
RESULTS:
Here, we have analysed the global impact of the DNA relaxing agent novobiocin on gene expression in S. aureus. Using a novobiocin-resistant mutant, it became evident that the change in recA expression is due to gyrase inhibition. Microarray analysis and northern blot hybridisation revealed that the expression levels of a distinct set of genes were increased (e.g., recF-gyrB-gyrA, the rib operon and the ure operon) or decreased (e.g., arlRS, recA, lukA, hlgC and fnbA) by novobiocin. The two-component ArlRS system was previously found to decrease the level of supercoiling in S. aureus. Thus, downregulation of arlRS might partially compensate for the relaxing effect of novobiocin. Global analysis and gene mapping of supercoiling-sensitive genes did not provide any indication that they are clustered in the genome. Promoter fusion assays confirmed that the responsiveness of a given gene is intrinsic to the promoter region but independent of the chromosomal location.
CONCLUSIONS:
The results indicate that the molecular properties of a given promoter, rather than the chromosomal topology, dictate the responsiveness to changes in supercoiling in the pathogen Staphylococcus aureus.
KW  - aminocoumarins
KW  - novobiocin
KW  - microarray
KW  - Voronoi tree map
KW  - spacer
KW  - arlR
KW  - gyrase
KW  - supercoiling
KW  - staphylococcus aureus
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-121609
SN  - 1471-2164
VL  - 15
IS  - 291
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Häuser, Winfried
A1  - Walitt, Brian
A1  - Fitzcharles, Mary-Ann
A1  - Sommer, Claudia
T1  - Review of pharmacological therapies in fibromyalgia syndrome
JF  - Arthritis Research & Therapy
N2  - This review addresses the current status of drug therapy for the management of fibromyalgia syndrome (FMS) and is based on interdisciplinary FMS management guidelines, meta-analyses of drug trial data, and observational studies. In the absence of a single gold-standard medication, patients are treated with a variety of drugs from different categories, often with limited evidence. Drug therapy is not mandatory for the management of FMS. Pregabalin, duloxetine, milnacipran, and amitriptyline are the current first-line prescribed agents but have had a mostly modest effect. With only a minority of patients expected to experience substantial benefit, most will discontinue therapy because of either a lack of efficacy or tolerability problems. Many drug treatments have undergone limited study and have had negative results. It is unlikely that these failed pilot trials will undergo future study. However, medications, though imperfect, will continue to be a component of treatment strategy for these patients. Both the potential for medication therapy to relieve symptoms and the potential to cause harm should be carefully considered in their administration.
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-121598
SN  - 1465-9913
VL  - 16
IS  - 201
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Proetel, Ulrike
A1  - Pletsch, Nadine
A1  - Lauseker, Michael
A1  - Müller, Martin C.
A1  - Hanfstein, Benjamin
A1  - Krause, Stefan W.
A1  - Kalmanti, Lida
A1  - Schreiber, Annette
A1  - Heim, Dominik
A1  - Baerlocher, Gabriela M.
A1  - Hofmann, Wolf-Karsten
A1  - Lange, Elisabeth
A1  - Einsele, Hermann
A1  - Wernli, Martin
A1  - Kremers, Stephan
A1  - Schlag, Rudolf
A1  - Müller, Lothar
A1  - Hänel, Mathias
A1  - Link, Hartmut
A1  - Hertenstein, Bernd
A1  - Pfirrmann, Markus
A1  - Hochhaus, Andreas
A1  - Hasford, Joerg
A1  - Hehlmann, Rüdiger
A1  - Saußele, Susanne
T1  - Older patients with chronic myeloid leukemia (≥65 years) profit more from higher imatinib doses than younger patients: a subanalysis of the randomized CML-Study IV
JF  - Annals of Hematology
N2  - The impact of imatinib dose on response rates and survival in older patients with chronic myeloid leukemia in chronic phase has not been studied well. We analyzed data from the German CML-Study IV, a randomized five-arm treatment optimization study in newly diagnosed BCR-ABL-positive chronic myeloid leukemia in chronic phase. Patients randomized to imatinib 400 mg/day (IM400) or imatinib 800 mg/day (IM800) and stratified according to age (≥65 years vs. <65 years) were compared regarding dose, response, adverse events, rates of progression, and survival. The full 800 mg dose was given after a 6-week run-in period with imatinib 400 mg/day. The dose could then be reduced according to tolerability. A total of 828 patients were randomized to IM400 or IM800. Seven hundred eighty-four patients were evaluable (IM400, 382; IM800, 402). One hundred ten patients (29 %) on IM400 and 83 (21 %) on IM800 were ≥65 years. The median dose per day was lower for patients ≥65 years on IM800, with the highest median dose in the first year (466 mg/day for patients ≥65 years vs. 630 mg/day for patients <65 years). Older patients on IM800 achieved major molecular remission and deep molecular remission as fast as younger patients, in contrast to standard dose imatinib with which older patients achieved remissions much later than younger patients. Grades 3 and 4 adverse events were similar in both age groups. Five-year relative survival for older patients was comparable to that of younger patients. We suggest that the optimal dose for older patients is higher than 400 mg/day. ClinicalTrials.gov identifier: NCT00055874
KW  - chronic myeloid leukemia
KW  - older patients
KW  - different imatinib dose regimens
KW  - early applied higher imatinib dosages
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-121574
SN  - 0939-5555
VL  - 93
IS  - 7
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Hirche, T. O.
A1  - Knoop, C.
A1  - Hebestreit, H.
A1  - Shimmin, D.
A1  - Solé, A.
A1  - Elborn, J. S.
A1  - Ellemunter, H.
A1  - Aurora, P.
A1  - Hogardt, M.
A1  - Wagner, T. O. F.
T1  - Practical Guidelines: Lung Transplantation in Patients with Cystic Fibrosis
JF  - Pulmonary Medicine
N2  - There are no European recommendations on issues specifically related to lung transplantation (LTX) in cystic fibrosis (CF). The main goal of this paper is to provide CF care team members with clinically relevant CF-specific information on all aspects of LTX, highlighting areas of consensus and controversy throughout Europe. Bilateral lung transplantation has been shown to be an important therapeutic option for end-stage CF pulmonary disease. Transplant function and patient survival after transplantation are better than in most other indications for this procedure. Attention though has to be paid to pretransplant morbidity, time for referral, evaluation, indication, and contraindication in children and in adults. This review makes extensive use of specific evidence in the field of lung transplantation in CF patients and addresses all issues of practical importance. The requirements of pre-, peri-, and postoperative management are discussed in detail including bridging to transplant and postoperative complications, immune suppression, chronic allograft dysfunction, infection, and malignancies being the most important. Among the contributors to this guiding information are 19 members of the ECORN-CF project and other experts. The document is endorsed by the European Cystic Fibrosis Society and sponsored by the Christiane Herzog Foundation.
KW  - cystic fibrosis
KW  - lung transplantation
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-121569
SN  - 2090-1836
VL  - 2014
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Czerniuk, T.
A1  - Brüggemann, C.
A1  - Tepper, J.
A1  - Brodbeck, S.
A1  - Schneider, C.
A1  - Kamp, M.
A1  - Höfling, S.
A1  - Glavin, B. A.
A1  - Yakovlev, D. R.
A1  - Akimov, A. V.
A1  - Bayer, M.
T1  - Lasing from active optomechanical resonators
JF  - Nature Communications
N2  - Planar microcavities with distributed Bragg reflectors (DBRs) host, besides confined optical modes, also mechanical resonances due to stop bands in the phonon dispersion relation of the DBRs. These resonances have frequencies in the 10- to 100-GHz range, depending on the resonator's optical wavelength, with quality factors exceeding 1,000. The interaction of photons and phonons in such optomechanical systems can be drastically enhanced, opening a new route towards the manipulation of light. Here we implemented active semiconducting layers into the microcavity to obtain a vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL). Thereby, three resonant excitations--photons, phonons and electrons--can interact strongly with each other providing modulation of the VCSEL laser emission: a picosecond strain pulse injected into the VCSEL excites long-living mechanical resonances therein. As a result, modulation of the lasing intensity at frequencies up to 40 GHz is observed. From these findings, prospective applications of active optomechanical resonators integrated into nanophotonic circuits may emerge.
KW  - physical sciences
KW  - applied physics
KW  - optical physics
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-121559
VL  - 5
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Bedke, Tanja
A1  - Iannitti, Rossana G.
A1  - De Luca, Antonella
A1  - Giovannini, Gloria
A1  - Fallarino, Francesca
A1  - Berges, Carsten
A1  - Latgé, Jean-Paul
A1  - Einsele, Hermann
A1  - Romani, Luigina
A1  - Topp, Max S.
T1  - Distinct and complementary roles for Aspergillus fumigatus-specific Tr1 and \(Foxp3^+\) regulatory T cells in humans and mice
JF  - Immunology and Cell Biology
N2  - Unlike induced \(Foxp3^+\) regulatory T cells (\(Foxp3^+\) \(iT_{reg}\)) that have been shown to play an essential role in the development of protective immunity to the ubiquitous mold Aspergillus fumigatus, type-(1)-regulatory T cells (Tr1) cells have, thus far, not been implicated in this process. Here, we evaluated the role of Tr1 cells specific for an epitope derived from the cell wall glucanase Crf-1 of A. fumigatus (Crf-1/p41) in antifungal immunity. We identified Crf-1/p41-specific latent-associated \(peptide^+\) Tr1 cells in healthy humans and mice after vaccination with Crf-1/p41+zymosan. These cells produced high amounts of interleukin (IL)-10 and suppressed the expansion of antigen-specific T cells in vitro and in vivo. In mice, in vivo differentiation of Tr1 cells was dependent on the presence of the aryl hydrocarbon receptor, c-Maf and IL-27. Moreover, in comparison to Tr1 cells, \(Foxp3^+\) \(iT_{reg}\) that recognize the same epitope were induced in an interferon gamma-type inflammatory environment and more potently suppressed innate immune cell activities. Overall, our data show that Tr1 cells are involved in the maintenance of antifungal immune homeostasis, and most likely play a distinct, yet complementary, role compared with \(Foxp3^+\) \(iT_{reg}\).
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-121449
VL  - 92
IS  - 8
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Stefanovic, Sonia
A1  - Barnett, Phil
A1  - van Duijvenboden, Karel
A1  - Weber, David
A1  - Gessler, Manfred
A1  - Christoffels, Vincent M.
T1  - GATA-dependent regulatory switches establish atrioventricular canal specificity during heart development
JF  - Nature Communications
N2  - The embryonic vertebrate heart tube develops an atrioventricular canal that divides the atrial and ventricular chambers, forms atrioventricular conduction tissue and organizes valve development. Here we assess the transcriptional mechanism underlying this localized differentiation process. We show that atrioventricular canal-specific enhancers are GATA-binding site-dependent and act as switches that repress gene activity in the chambers. We find that atrioventricular canal-specific gene loci are enriched in H3K27ac, a marker of active enhancers, in atrioventricular canal tissue and depleted in H3K27ac in chamber tissue. In the atrioventricular canal, Gata4 activates the enhancers in synergy with Bmp2/Smad signalling, leading to H3K27 acetylation. In contrast, in chambers, Gata4 cooperates with pan-cardiac Hdac1 and Hdac2 and chamber-specific Hey1 and Hey2, leading to H3K27 deacetylation and repression. We conclude that atrioventricular canal-specific enhancers are platforms integrating cardiac transcription factors, broadly active histone modification enzymes and localized co-factors to drive atrioventricular canal-specific gene activity.
KW  - biological sciences
KW  - developmental biology
KW  - molecular biology
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-121437
SN  - 2041-1723
VL  - 5
IS  - 3680
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Schmidt, Sebastian
A1  - Liu, Guoxing
A1  - Liu, Guilai
A1  - Yang, Wenting
A1  - Honisch, Sabina
A1  - Pantelakos, Stavros
A1  - Stournaras, Christos
A1  - Hönig, Arnd
A1  - Lang, Florian
T1  - Enhanced Orai1 and STIM1 expression as well as store operated \(Ca^{2+}\) entry in therapy resistant ovary carcinoma cells
JF  - Oncotarget
N2  - Mechanisms underlying therapy resistance of tumor cells include protein kinase Akt. Putative Akt targets include store-operated \(Ca^{2+}\)-entry (SOCE) accomplished by pore forming ion channel unit Orai1 and its regulator STIM1. We explored whether therapy resistant (A2780cis) differ from therapy sensitive (A2780) ovary carcinoma cells in Akt, Orai1, and STIM1 expression, \(Ca^{2+}\)-signaling and cell survival following cisplatin (100µM) treatment. Transcript levels were quantified with RT-PCR, protein abundance with Western blotting, cytosolic \(Ca^{2+}\)-activity ([\(Ca^{2+}\)]i) with Fura-2-fluorescence, SOCE from increase of [\(Ca^{2+}\)]i following \(Ca^{2+}\)-readdition after Ca2+-store depletion, and apoptosis utilizing flow cytometry. Transcript levels of Orai1 and STIM1, protein expression of Orai1, STIM1, and phosphorylated Akt, as well as SOCE were significantly higher in A2780cis than A2780 cells. SOCE was decreased by Akt inhibitor III (SH-6, 10µM) in A2780cis but not A2780 cells and decreased in both cell lines by Orai1 inhibitor 2-aminoethoxydiphenyl borate (2-ABP, 50µM). Phosphatidylserine exposure and late apoptosis following cisplatin treatment were significantly lower in A2780cis than A2780 cells, a difference virtually abolished by SH-6 or 2-ABP. In conclusion, Orai1/STIM1 expression and function are increased in therapy resistant ovary carcinoma cells, a property at least in part due to enhanced Akt activity and contributing to therapy resistance in those cells.
KW  - Ca2+ release activated Ca2+ channel
KW  - SOCE
KW  - Akt
KW  - SH-6
KW  - 2-APB
KW  - apoptosis
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-121423
UR  - www.impactjournals.com/oncotarget
VL  - 5
IS  - 13
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Vembar, Shruti S.
A1  - Scherf, Artur
A1  - Siegel, T. Nicolai
T1  - Noncoding RNAs as emerging regulators of Plasmodium falciparum virulence gene expression
JF  - Current Opinion in Microbiology
N2  - The eukaryotic unicellular pathogen Plasmodium falciparum tightly regulates gene expression, both during development and in adaptation to dynamic host environments. This regulation is evident in the mutually exclusive expression of members of clonally variant virulence multigene families. While epigenetic regulators have been selectively identified at active or repressed virulence genes, their specific recruitment remains a mystery. In recent years, noncoding RNAs (ncRNAs) have emerged as lynchpins of eukaryotic gene regulation; by binding to epigenetic regulators, they provide target specificity to otherwise non-specific enzyme complexes. Not surprisingly, there is great interest in understanding the role of ncRNA in P. falciparum, in particular, their contribution to the mutually exclusive expression of virulence genes. The current repertoire of P. falciparum ncRNAs includes, but is not limited to, subtelomeric ncRNAs, virulence gene-associated ncRNAs and natural antisense RNA transcripts. Continued improvement in high-throughput sequencing methods is sure to expand this repertoire. Here, we summarize recent advances in P. falciparum ncRNA biology, with an emphasis on ncRNA-mediated epigenetic modes of gene regulation.
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-121416
SN  - 1369-5274
VL  - 20
IS  - 100
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Patel, Suketu
A1  - Murphy, Derek
A1  - Haralmbieva, Eugenia
A1  - Abdulla, Zainalabideen A.
A1  - Wong, Kah Keng
A1  - Chen, Hong
A1  - Gould, Edith
A1  - Roncador, Giovanna
A1  - Hatton, Chris S. R.
A1  - Anderson, Amanda P.
A1  - Banham, Alison H.
A1  - Pulford, Karen
T1  - Increased Expression of Phosphorylated FADD in Anaplastic Large Cell and Other T-Cell Lymphomas
JF  - Biomarker Insights
N2  - FAS-associated protein with death domain (FADD) is a major adaptor protein involved in extrinsic apoptosis, embryogenesis, and lymphocyte homeostasis. Although abnormalities of the FADD/death receptor apoptotic pathways have been established in tumorigenesis, fewer studies have analyzed the expression and role of phosphorylated FADD (pFADD). Our identification of FADD as a lymphoma-associated autoantigen in T-cell lymphoma patients raises the possibility that pFADD, with its correlation with cell cycle, may possess role(s) in human T-cell lymphoma development. This immunohistochemical study investigated pFADD protein expression in a range of normal tissues and lymphomas, particularly T-cell lymphomas that require improved therapies. Whereas pFADD was expressed only in scattered normal T cells, it was detected at high levels in T-cell lymphomas (eg, 84% anaplastic large cell lymphoma and 65% peripheral T cell lymphomas, not otherwise specified). The increased expression of pFADD supports further study of its clinical relevance and role in lymphomagenesis, highlighting phosphorylation of FADD as a potential therapeutic target.
KW  - autoantigen
KW  - lymphoma
KW  - pFADD
KW  - PTCL
KW  - FADD
KW  - ALCL
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-121403
SN  - 1177-2719
VL  - 9
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Niklass, Solveig
A1  - Stoyanov, Stoyan
A1  - Garz, Cornelia
A1  - Bueche, Celine Z.
A1  - Mencl, Stine
A1  - Reymann, Klaus
A1  - Heinze, Hans-Jochen
A1  - Carare, Roxana O.
A1  - Kleinschnitz, Christoph
A1  - Schreiber, Stefanie
T1  - Intravital imaging in spontaneously hypertensive stroke-prone rats-a pilot study
JF  - Experimental & Translational Stroke Medicine
N2  - Background
There is growing evidence that endothelial failure and subsequent blood brain barrier (BBB) breakdown initiate cerebral small vessel disease (CSVD) pathology. In spontaneously hypertensive stroke-prone rats (SHRSP) endothelial damage is indicated by intraluminal accumulations of erythrocytes (erythrocyte thrombi) that are not observed with current magnetic resonance imaging techniques. Two-photon microscopy (2 PM) offers the potential for real-time direct detection of the small vasculature. Thus, within this pilot study we investigated the sensitivity of 2 PM to detect erythrocyte thrombi expressing initiating CSVD phenomena in vivo.

Methods
Eight SHRSP and 13 Wistar controls were used for in vivo imaging and subsequent histology with haematoxylin-eosin (HE). For 2 PM, cerebral blood vessels were labeled by fluorescent Dextran (70 kDa) applied intraorbitally. The correlation between vascular erythrocyte thrombi observed by 2 PM and HE-staining was assessed. Artificial surgical damage and parenchymal Dextran distribution were analyzed postmortem.

Results
Dextran was distributed within the small vessel walls and co-localized with IgG.
Artificial surgical damage was comparable between SHRSP and Wistar controls and mainly affected the small vasculature. In fewer than 20% of animals there was correlation between erythrocyte thrombi as observed with 2 PM and histologically with HE.

Conclusions
Contrary to our initial expectations, there was little agreement between intravital 2 PM imaging and histology for the detection of erythrocyte thrombi. Two-photon microscopy is a valuable technique that complements but does not replace the value of conventional histology.
KW  - SHRSP
KW  - Intravital imaging
KW  - 2 PM
KW  - CSVD
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-121353
VL  - 6
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Mousset, Sabine
A1  - Buchheidt, Dieter
A1  - Heinz, Werner
A1  - Ruhnke, Markus
A1  - Cornely, Oliver A.
A1  - Egerer, Gerlinde
A1  - Krüger, William
A1  - Link, Hartmut
A1  - Neumann, Silke
A1  - Ostermann, Helmut
A1  - Panse, Jens
A1  - Penack, Olaf
A1  - Rieger, Christina
A1  - Schmidt-Hieber, Martin
A1  - Silling, Gerda
A1  - Südhoff, Thomas
A1  - Ullmann, Andrew J.
A1  - Wolf, Hans-Heinrich
A1  - Maschmeyer, Georg
A1  - Böhme, Angelika
T1  - Treatment of invasive fungal infections in cancer patients—updated recommendations of the Infectious Diseases Working Party (AGIHO) of the German Society of Hematology and Oncology (DGHO)
JF  - Annals of Hematology
N2  - Invasive fungal infections are a main cause of morbidity and mortality in cancer patients undergoing intensive chemotherapy regimens. Early antifungal treatment is mandatory to improve survival. Today, a number of effective and better-tolerated but more expensive antifungal agents compared to the former gold standard amphotericin B deoxycholate are available. Clinical decision-making must consider results from numerous studies and published guidelines, as well as licensing status and cost pressure. New developments in antifungal prophylaxis improving survival rates result in a continuous need for actualization. The treatment options for invasive Candida infections include fluconazole, voriconazole, and amphotericin B and its lipid formulations, as well as echinocandins. Voriconazole, amphotericin B, amphotericin B lipid formulations, caspofungin, itraconazole, and posaconazole are available for the treatment of invasive aspergillosis. Additional procedures, such as surgical interventions, immunoregulatory therapy, and granulocyte transfusions, have to be considered. The Infectious Diseases Working Party of the German Society of Hematology and Oncology here presents its 2008 recommendations discussing the dos and do-nots, as well as the problems and possible solutions, of evidence criteria selection.
KW  - cancer
KW  - invasive fungal infections
KW  - antifungals
KW  - mycoses
KW  - hematologic malignancies
KW  - aspergillosis
KW  - antifungal agents
KW  - invasive candidiasis
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-121340
VL  - 96
ER  -