TY  - THES
A1  - Halmen, Norbert
T1  - Vernetzungsgrad unter der Lupe : Zerstörungsfreie Prüfung mit unilateraler NMR
T1  - Application of single-sided NMR for the non-destructive testing of the degree of cross-linking of adhesives and cross-linked plastic parts
N2  - Der Vernetzungsgrad von Klebstoffen und strahlenvernetzter Kunststoffformteile beeinflusst zahlreiche Materialeigenschaften und ist von essenzieller Bedeutung für die Funktionalität von Klebeverbindungen und die Beständigkeit medizinischer Implantate.
Die zerstörungsfreie Prüfung dieser Qualitätsgröße ist von großem industriellem Interesse, aber noch nicht Stand der Technik. Die unilaterale Kernspinresonanz (uNMR) ist ein vielversprechendes Verfahren zur Lösung dieser Problematik.
In diesem Buch wird die nicht-invasive Vernetzungsgradprüfung von strahlenvernetztem UHMWPE und verschiedenen Klebstoffen mittels uNMR demonstriert. Auf Basis der guten Korrelation mit praxisrelevanten Referenzmethoden (thermisch, rheologisch, dielektrisch) wurden Vergleichsmodelle entwickelt, welche Anwendern von Klebstoffen und vernetzten Kunststoffformteilen den Einsatz der uNMR zur zerstörungsfreien Qualitätssicherung ermöglichen.
N2  - The degree of curing is a central quality feature of adhesives, which influences numerous material properties and is therefore of crucial importance for adhesive bonds. The same applies to the degree of cross-linking of radiation-cross-linked plastic components as used in the field of medical implants. The non-destructive testing of this property is still of great interest, both from the industrial and research perspective, but not possible yet.
With unilateral or single-sided nuclear magnetic resonance (uNMR) a method that has the potential to solve this problem has been available for several years. However, this method has not been implemented on an industrial scale up to now. Reasons for this may be the lack of application-specific knowledge or the reluctance to use an allegedly complicated technology.
Within the scope of this work the application of this measuring technique for non-destructive testing of the degree of cross-linking and curing on different material systems was evaluated. Besides radiation-cross-linked polyethylene with ultra-high molecular weight (UHMWPE-Xc) a selection of different adhesives with various reaction mechanisms and their adhesive bonds were investigated.
The results of the uNMR measurements were compared to a variety of reference methods commonly used in practice to characterize cross-linked plastics, adhesives and bonded joints and evaluated with regard to their informative value.
Temperature monitoring for the magnets and the test specimens was integrated into the uNMR system in order to monitor the temperature effects of various standard measuring sequences and the employed reactive materials as well as the influence of the ambient temperature.
For the evaluation of the uNMR measurements, different methods were compared to one another. On the one hand, multi-component fits were employed to determine the characteristic relaxation times, taking into account different material phases. On the other hand, echo-based methods (binning, echo sums, weighting) were used.
It could be demonstrated that normalized echo sums are very well suited for quantifying the curing of adhesives – directly in the bond – and for characterizing the degree of cross-linking of UHMWPE-Xc. Material components with specific T2eff relaxation times can also be described in a targeted manner, by also considering the echo sum ratios.
The uNMR results showed a good correlation with the applied reference methods (differential scanning calorimetry, dielectric analysis, rheological investigations in plate/plate rheometer). On this basis corresponding comparison models could be developed. These illustrate the potential applications of uNMR for non-destructive quality assurance to users of adhesives and cross-linked plastic components.
N2  - Der Aushärtegrad von Klebstoffen ist ein zentrales Qualitätsmerkmal, welches zahlreiche Materialeigenschaften beeinflusst und daher auch für die Klebeverbindungen von entscheidender Bedeutung ist. Gleiches gilt für den Vernetzungsgrad von strahlenvernetzten Kunststoffformteilen, wie sie im Implantatbereich eingesetzt werden. Die zerstörungsfreie Prüfung (ZfP) dieser Kenngrößen ist nach wie vor von großem Interesse, sowohl von industrieller als auch Forschungsseite, allerdings bisher nicht Stand der Technik.
Mit der unilateralen oder einseitigen Kernspinresonanz (uNMR, engl. unilateral nuclear magnetic resonance oder oft auch single-sided NMR genannt) steht seit einigen Jahren ein Verfahren zur Verfügung, welches das Potenzial hat, die genannte Problematik zu lösen. Eine industrielle Umsetzung erfolgte bis dato jedoch nicht. Gründe hierfür können das Fehlen von anwendungsspezifischem Basiswissen oder die Scheu vor dem Einsatz einer vermeintlich komplizierten Technik sein.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Einsatz dieses Messverfahrens zur ZfP des Vernetzungs- und Aushärtegrades an verschiedenen Materialsystemen evaluiert. Neben strahlenvernetztem Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht (UHMWPE-Xc) wurden eine Auswahl an verschiedenen Klebstoffen mit unterschiedlichen Reaktionsmechanismen und deren Klebeverbindungen untersucht.
Die Ergebnisse der uNMR-Messungen wurden mit verschiedenen praxisrelevanten Referenzmethoden zur Charakterisierung vernetzter Kunststoffe, Klebstoffe und Klebeverbindungen verglichen und hinsichtlich ihrer Aussagekraft bewertet.
In das verwendete uNMR-System wurde eine Temperaturüberwachung für die Magnete und die untersuchten Probekörper integriert. Damit wurden die Temperatureffekte verschiedener Standard-Messsequenzen und der eingesetzten reaktiven Materialien sowie der Einfluss der Umgebungstemperatur betrachtet.
Für die Auswertung der uNMR-Messungen wurden unterschiedliche Auswerteverfahren verglichen. Einerseits wurden Multiparameter-Fits zur Bestimmung der charakteristischen Relaxationszeiten unter Berücksichtigung verschiedener Materialphasen verwendet. Andererseits kamen echobasierte Methoden (Gruppierung, Echosummen, Gewichtung) zum Einsatz.
Anhand der Resultate konnte demonstriert werden, dass sich normierte Echosummen sehr gut zur Quantifizierung der Aushärtung von Klebstoffen – direkt in der Klebeverbindung – und zur Charakterisierung des Vernetzungszustands von UHMWPEXc eignen. Durch die zusätzliche Betrachtung der Echosummenverhältnisse konnten auch gezielt Materialkomponenten mit bestimmten T2eff -Relaxationszeiten beschrieben werden.
Die uNMR-Ergebnisse zeigten gute Korrelationen mit den verwendeten Referenzverfahren (Dynamische Differenzkalorimetrie, Dielektrische Analyse, rheologische Untersuchungen im Platte/Platte-Rheometer). Darauf basierend konnten entsprechende Vergleichsmodelle entwickelt werden. Die Resultate verdeutlichen Anwendern von Klebstoffen und vernetzten Kunststoffformteilen die Einsatzmöglichkeiten der uNMR zur zerstörungsfreien Qualitätssicherung.
KW  - Magnetische Kernresonanz
KW  - Vernetzung <Chemie>
KW  - Klebstoff
KW  - Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung
KW  - Einseitige Kernspinresonanz
KW  - uNMR
KW  - Aushärtung
KW  - Vernetzungsgrad
KW  - PE-X
Y1  - 2021
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-233506
SN  - 978-3-95826-160-0
SN  - 978-3-95826-161-7
N1  - Parallel erschienen als Druckausgabe in Würzburg University Press, 978-3-95826-160-0, 41,80 Euro.
N1  - Eingereicht unter dem Titel: Einsatz unilateraler NMR zur zerstörungsfreien Prüfung des Vernetzungsgrades von Klebstoffen und vernetzten Kunststoffformteilen
PB  - Würzburg University Press
CY  - Würzburg
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TY  - THES
A1  - Pinzner, Florian
T1  - Vicinal and Double Chemoselective Biofunctionalization of Polyoxazolines
T1  - Vicinale und doppelt chemoselektive Biofunktionalisierung von Polyoxazolinen
N2  - In this work, a toolbox was provided to create three-component polymer conjugates with a defined architecture, designed to bear different biocomponents that can interact with larger biological systems in biomacromolecular recognition experiments. The target architecture is the attachment of two biomolecule ‘arms’ to the alpha telechelic end point of a polymer and fixating the conjugate to the gold surface of SAW and SPR sensor chips with the polymer’s other omega chain end. This specific design of a conjugate will be implemented by using a strategy to yield novel double alpha as well as omega telechelic functionalized POx and the success of all cascade reaction steps leading to the final conjugation product will be proven through affinity measurements between covalently bound mannose and ConA. All reactions were performed on a low molecular model level first and then transferred to telechelic and also side chain functionalized polymer systems.
N2  - In der vorliegenden Arbeit wurden hydrophile Polymere und Biomakromoleküle chemoselektiv und vicinal miteinander an einer Bindungsstelle verknüpft. Die Kombination der Native Chemical Ligation (NCL) mit der Thiol–En-Reaktion stellte hierfür eine geeignete Methode dar. Ein Machbarkeitsbeweis wurde anhand einer niedermolekularen Modellreaktion erbracht und nachfolgend unter der Verwendung von Polyoxazolinen auf makromolekulare Polymersysteme übertragen. Die erfolgreiche Darstellung der Konjugate wurde durch biomakromolekulare Bindungsaffinitäts-Messungen zu dem Lektin ConA bestätigt.
KW  - Polyoxazoline
KW  - Polyoxazolines
Y1  - 2021
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-229758
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TY  - THES
A1  - Uthe, Friedrich Wilhelm
T1  - Identifikation synthetisch-letaler Interaktionen mit dem Tumorsuppressor APC und Beeinflussung von MYC-Proteinmengen durch Translationsinhibition im kolorektalen Karzinom
T1  - Identification of synthetic lethal interactions with the tumour suppressor APC and Manipulation of MYC protein levels in colorectal cancer by translational inhibition
N2  - Der Tumorsupressor APC ist in der Mehrzahl aller Fälle kolorektaler Karzinome bereits in
der initialen Phase der Karzinogenese mutiert. Diese Mutationen führen zu einer aberranten Aktivierung des Wnt-Signalweges sowie zu weiteren die Karzinogenese vorrantreibenden Aktivitäten, beispielsweise einem veränderten Migrationsverhalten. Dieser Dissertation
zu Grunde liegt die Idee, dass durch die Trunkierung des APC-Proteins aber auch Abhängigkeiten von Genaktivitäten entstehen, die zuvor entbehrlich waren. Solche synthetisch
letalen Gene sollten in einem high-content shRNA-Screen gefunden werden.
Für die Durchführung des Screens wurde ein von der SW480 Kolonkarzinomzelllinie
abgeleitetes, isogenes Zellsystem generiert, welches durch Induktion mit Doxyzyklin das
vollständige APC-Allel (FL-APC) exprimiert. Infolge dieser Expression zeigen die Zellen
einen weniger malignen Phänotyp. Dies spiegelt sich darin wider, dass die Zellen durch
FL-APC Expression in ihrer Wnt-Signalwegsaktivität eingeschränkt werden. Doxyzyklininduzierte Zellen sind schlechter in der Lage ohne Adhäsion zu proliferieren als nicht induzierte Zellen. Andererseits ist ihre Fähigkeit einem FKS-gradienten entlang zu migrieren
verbessert.
Der shRNA-Screen wurde mit der Decipher shRNA-Bibliothek durchgeführt. Diese
enthält 27.500 verschiedene shRNAs mit Interferenzaktivität gegen 5.000 mRNAs, die potentiell pharmakologisch inhibierbare Proteine kodieren. Die besten zwei Kandidaten für
eine synthetisch letale Interaktion mit trunkiertem APC, BCL2L1 und EIF2B5 wurden im
Verlauf einer Masterarbeit bzw. direkt in dieser Disseration validiert. EIF2B5 zeigte in vitro nach Depletion durch unterschiedliche shRNAs einen di erentiellen Proliferationse ekt
bei FL-APC induzierten im Vergleich zu kontrollbehandelten Zellen. Dieser di erentielle
E ekt konnte in einem weiteren Modellsystem, SW480 Zellen mit konstitutiver FL-APC
Expression, ebenfalls validiert werden.
Durch Expression einer shRNA mit Aktivität gegen EIF2B5 werden in beiden Zellsystem die unfolded protein response (UPR) Gene DDIT3 und splXBP1 aktiviert. Interessanterweise werden durch die Expression von FL-APC diese Gene reprimiert. Im Promotor
der EIF2B5-mRNA be ndet sich eine Bindestelle für MYC. Es ist denkbar, dass durch die
Expression von FL-APC eine globale Veränderung der Genexpression vorgenommen wird,
die einerseits eine Repression von EIF2B5 nach sich zieht aber andererseits eine hierdurch
ausgelöste ER-Stress Antwort verhindert. Eine Inhibition von EIF2B5 ohne diese Adaption
andererseits führt nach diesem Model zu einer UPR-aktivierten Apoptose.
In einem zweiten Projekt wurde das überraschende Verhalten von Kolonkarzinomzellen untersucht, die nach Zugabe von BEZ235, einem dualen PI3K/mTOR Inhibitor, trotz
gegenteiliger Erwartungen MYC-Proteinmengen erhöhen. Eine Repression wurde erwar-

tet, weil die Inhibition von PI3K einerseits zu einer proteasomalen Destabiliserung und
andererseits die mTOR Inhibition zu einer verringerten Synthese von MYC führen sollte.
Während bereits gezeigt werden konnte, dass durch einen FOXO-vermittelten Mechanismus MAPK-abhängig die MYC-Expression verstärkt wird, wurde in dieser Dissertation
die erwartete Translationsinhibition untersucht. BEZ235 inhibiert zwar CAP-abhängige
Translation, das MYC Protein wird jedoch aufgrund einer IRES-vermittelten Translation
weiterhin exprimiert. Silvestrol, ein Inhibitor der Helikase eIF4A andererseits interveniert
mit CAP- und IRES-abhängiger Translation und kann die MYC-Proteinkonzentrationen
verringern. Wir konnten zudem feststellen, dass die Applikation von Silvestrol auch in vivo
möglich und wirksam ist und zudem tolleriert wird. Dies gibt Anlass zur Ho nung, dass
eine Intervention der Translation auch im Menschen eine valide Strategie zur Behandlung
MYC-getriebener Tumore sein könnte.
N2  - The tumorsupressor APC is mutated in initiating colorectal cancers. These mutations
lead to an aberrant actiavation of the wnt-signaling pahtway and to further carcinogenic
activities such as altered migration behaviour. The idea that novel dependencies upon
previously expendable genes are generated through APC-mutations form the basis of this
disseration. These so called synthetic lethal Genes were searched for harnessing a high
content shRNA screen.
We generated an isogenic cell system which was deviated from the colorectal cancer cell
line SW480. These cells naturally express truncated APC. The generated system expresses a
full-lenght allele upon doxycycline exposure. SW480 cells which are induced partially revert
their malignancy. Ancorage independend growth is compromised and migration along a
gradient of fetal calf serum is improved.
The Decipher shRNA library was used for screening. It consists of 27.500 di erent
shRNAs intefering with the activity of 5.000 genes which are potantially drugable. The
two best candidates scoring as hits in the screen were EIF2B5 and BCL2L1. BCL2L1 was
validated in a cooperating masterthesis and EIF2B5 could be validated in the course of
this diseration. Following EIF2B5 depletion using di erent shRNA constructs, we were
able to see di erential behaviour in pTRE-APC cells as well as in a second model system
in which FL-APC was expressed constitutively.
Interestingly an activation of the ER-Stress genes DDIT3 and splXBP1 can be seen after EIF2B5 depletion. These genes are repressed, when FL-APC ist expressed. The EIF2B5
promotor has a MYC-binding site and we speculate, that FL-APC expression induces a
genetic program which represses EIF2B5 on the one hand, however prohibits the ER-Stress
reaction which follows this trigger. Inhibtion of EIF2B5 without this global adaption in
genexpression on the other side initiates UPR-mediated apoptosis.
In a second project, the suprising behaviour of colon carcinoma cell lines, which upregulate MYC upon BEZ235 exposure was examined. The dual inhibitor was thought to
downregulate MYC through its PI3K and mTOR inhibitory acitivites which were thought
to destabilise and MYC and prohibit it's expression, respectively. Whereas former work
could demonstrate a FOXO-mediated, MAPK-dependend positive MYC-gene expression
clue the aim of this thesis was to analyse the expecte protein tranlational inhibition. Indeed,
BEZ235 inhibits CAP-dependend translation, however the MYC protein is still translated
through IRES-dependend translation. The eIF4A-inhibitor Silvestrol intervenes with both
CAP- and IRES-dependend translation and can therefore reduce MYC protein levels
KW  - Colonkrebs
KW  - Adenomatous-polyposis-coli-Protein
KW  - Myc
KW  - synthetic lethal interaction
KW  - synthetisch lethale Interaktion
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-166451
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TY  - THES
A1  - Horvat-Csóti [geb. Horvat], Sonja
T1  - Development of Nanocarriers for Treatment and Diagnostics of Aspergillosis
T1  - Entwicklung von Nanoträgern für die Behandlung und Diagnose von Aspergillosis
N2  - This thesis aimed to evaluate the possibility to use nanoparticles as antifungal drug carriers as well as their potential application in screening and diagnostics of invasive aspergillosis. The interaction of nanogels, superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIOs) and gold nanoparticles (GNP) with fungal-specific polysaccharides, cells and biofilms was investigated. 

Firstly, it was evaluated how the charge of nanogels influence their interaction with fungal cells. Linear poly(glycidol)s (pG) and poly(2-methyl-2-oxazoline) (pMOx) polymers were synthesized and further functionalized with thiol groups for preparation of redox responsive nanogels. Results showed that negatively charged nanogels were internalized by the fungi to a much greater extent than positively charged ones. 
Furthermore, it was investigated how amphiphilicity of polymers used for preparation of nanogels influences nanogel-fungi interaction. It was concluded that nanogels prepared from polymers with degree of functionalization of 10% had the strongest interaction, regardless the length of the alkyl chain. Moreover, amphotericin B-loaded nanogels had a higher antifungal effect and lower toxicity towards mammalian cells than the free drug. In addition, inverse nanoprecipitation of thiol functionalized pGs was shown to be successful for preparation of nanogels with narrow size distribution. 

It was also demonstrated that crosslinking of the polymeric coating in hydrogel-like network with thiol functionalized pGs improved the SPIOs imaging performance. 

Finally, it was investigated whether GNPs could be used as model particles for the assessment of targeting to fungi. Fc dectin-1 was conjugated covalently to GNPs decorated with pGs, and binding affinity towards β-glucans was tested by surface plasmon resonance. 

In summary, this thesis demonstrated evidence for the potential of pG nanogels and pG coated nanoparticles for antifungal therapy and diagnostics of fungal infections caused by A. fumigatus.
N2  - Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Evaluation der Eignung von Nanopartikeln für das Screening, die Diagnose und als Wirkstofftransportsysteme für die Behandlung von invasiver Aspergillose. Hierzu wurde die Interaktion von Nanogelen, superparamagnetischen Eisenoxid Nanopartikeln (SPIO) und Gold Nanopartikeln (GNP) mit pilz-spezifischen Polysacchariden, dem Pilz Aspergillus fumigatus sowie Pilz-Biofilmen untersucht. ...
KW  - Therapeutisches System
KW  - Nanogels
KW  - Aspergillosis
KW  - Iron Oxide Nanoparticles
KW  - Dectin-1
KW  - Poly(glycidol)s
KW  - Aspergillose
KW  - Nanopartikel
KW  - Wirkstoff-Träger-System
Y1  - 2021
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-238218
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TY  - THES
A1  - Bozkaya, Begüm
T1  - Influence of Carbon Additives on the Electrochemical Performance of Modern Lead-Acid Batteries
T1  - Einfluss von Kohlenstoffadditiven auf die elektrochemische Leistung moderner Blei-Säure-Batterien
N2  - In the first part of this thesis, a validation of both short-term and long-term DCA tests on 2 V laboratory cells is focussed. The aim is to improve the laboratory cell level measurement technology for dynamic charge acceptance regarding the investigation of carbon additives. To address this issue, it is crucial to apply carbon additives generating a remarkable difference in charge acceptance. For this purpose, five different carbon additives providing a variation in the specific external surface were included as additives in the negative plates of 2 V lead-acid cells. Both short-term (charge acceptance test 2 from SBA and DCA from EN) and long-term (Run-in DCA from Ford) DCA tests were executed on the lead-acid cells. Further understanding of the mechanism was studied by applying electrochemical methods like cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy.

The second part of this thesis aims to understand the impact of carbon surface functional groups on the electrochemical activity of the negative electrodes as well as the DCA of 2 V lead-acid cells. In order to address this topic, commercially available activated carbon was modified by different chemical treatments to incorporate specific surface functional groups in the carbon structure. A series of activated carbons having a broad range of pH was prepared, which were used as additives in the negative electrodes. The corresponding lead-acid cells were subjected to cyclic voltammetry and DCA test according to EN. Further, the physical and chemical properties of the functionalized carbon additives were intensively analyzed to establish a structure-property relationship with a focus on DCA.
N2  - Im ersten Teil dieser Arbeit geht es um die Validierung von Kurzzeit- und Langzeit-DCA-Tests an 2-V-Laborzellen. Ziel ist es, die Messtechnik für die dynamische Ladungsakzeptanz auf Laborzellenniveau im Hinblick auf die Untersuchung von Kohlenstoffadditiven zu verbessern. Dazu ist es entscheidend, Kohlenstoffadditive einzusetzen, die einen deutlichen Unterschied in der Ladungsakzeptanz bewirken. Zu diesem Zweck wurden fünf verschiedene Kohlenstoffadditive, die eine Variation der spezifischen äußeren Oberfläche bewirken, als Additive in die negativen Platten von 2-V-Blei-Säure-Zellen eingebracht. An den Blei-Säure-Zellen wurden sowohl Kurzzeit- (Ladeakzeptanztest 2 von SBA und DCA von EN) als auch Langzeit-DCA-Tests (Run-in DCA von Ford) durchgeführt. Zum weiteren Verständnis des Mechanismus wurden elektrochemische Methoden wie zyklische Voltammetrie und elektrochemische Impedanzspektroskopie eingesetzt. 
Der zweite Teil dieser Arbeit zielt darauf ab, den Einfluss der funktionellen Kohlenstoffoberflächengruppen auf die elektrochemische Aktivität der negativen Elektroden sowie auf die DCA von 2-V-Bleisäurezellen zu verstehen. Zu diesem Zweck wurde handelsübliche Aktivkohle durch verschiedene chemische Behandlungen modifiziert, um spezifische funktionelle Oberflächengruppen in die Kohlenstoffstruktur einzubringen. Es wurde eine Reihe von Aktivkohlen mit einem breiten pH-Bereich hergestellt, die als Zusätze in den negativen Elektroden verwendet wurden. Die entsprechenden Blei-Säure-Zellen wurden der zyklischen Voltammetrie und dem DCA-Test gemäß EN unterzogen. Außerdem wurden die physikalischen und chemischen Eigenschaften der funktionalisierten Kohlenstoffadditive intensiv analysiert, um eine Struktur-Eigenschafts-Beziehung mit Schwerpunkt auf DCA herzustellen.
KW  - Bleiakkumulator
KW  - Blei
KW  - Batterie
KW  - Kohlenstoff
KW  - Elektrochemie
KW  - Lead-acid batteries
KW  - Carbon additives
KW  - Dynamic charge acceptance
KW  - Carbon surface chemistry
Y1  - 2023
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-319174
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TY  - THES
A1  - He, Feng
T1  - Drug Discovery based on Oxidative Stress and HDAC6 for Treatment of Neurodegenerative Diseases
T1  - Arzneimittelforschung basierend auf oxidativem Stress und HDAC6 zur Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen
N2  - Most antioxidants reported so far only achieved limited success in AD clinical trials. Growing evidences suggest that merely targeting oxidative stress will not be sufficient to fight AD. While multi-target directed ligands could synergistically modulate different steps in the neurodegenerative process, offering a promising potential for treatment of this complex disease. 
Fifteen target compounds have been designed by merging melatonin and ferulic acid into the cap group of a tertiary amide HDAC6 inhibitor. Compound 10b was screened as the best hybrid molecule exhibit potent HDAC6 inhibition and potent antioxidant capacity. Compound 10b also alleviated LPS-induced microglia inflammation and led to a switch from neurotoxic M1 to the neuroprotective M2 microglial phenotype. Moreover, compound 10b show pronounced attenuation of spatial working memory and long-term memory damage in an in vivo AD mouse model. Compound 10b can be a potentially effective drug candidate for treatment of AD and its druggability worth to be further studied.
We have designed ten novel neuroprotectants by hybridizing with several common antioxidants, including ferulic acid, melatonin, lipoic acid, and trolox. The trolox hybrid compound exhibited the most potent neuroprotective effects in multiple neuroprotection assays. Besides, we identified the synergistic effects between trolox and vitamin K derivative, and our trolox hybrid compound showed comparable neuroprotection with the mixture of trolox and vitamin K derivative. 
We have designed and synthesized 24 quinone derivatives based on five kinds of different quinones including ubiquinone, 2,3,5-trimethyl-1,4-benzoquinone, memoquin, thymoquinone, and anthraquinone. Trimethylbenzoquinone and thymoquinone derivatives showed more potent neuroprotection than other quinones in oxytosis assay. Therefore, trimethylbenzoquinone and thymoquinone derivatives can be used as lead compounds for further mechanism study and drug discovery for treatment of neurodegenerative disease. 
We designed a series of photoswitchable HDAC inhibitors, which could be effective molecular tools due to the high spatial and temporal resolution. In total 23 target compounds were synthesized and photophysicochemically characterized. Azoquinoline-based compounds possess more thermally stable cis-isomers in buffer solution, which were further tested in enzyme-based HDAC inhibition assay. However, none of those tested compounds show significant differences in activities between trans-isomers and corresponding cis-isomers.
N2  - Die meisten bisher berichteten Antioxidantien erzielten in klinischen-Studien zur Alzheimer-Krankheit nur einen begrenzten Erfolg. Es gibt immer mehr Hinweise darauf, dass die bloße Bekämpfung von oxidativem Stress nicht ausreicht, um die Alzheimer-Krankheit zu bekämpfen. Während Multipotente Liganden verschiedene Schritte im neurodegenerativen Prozess synergistisch modulieren könnten und ein vielversprechendes Potenzial für die Behandlung dieser komplexen Krankheit bieten. 
Im ersten Projekt dieser Dissertation wurden 15 Zielverbindungen entworfen, indem Melatonin und Ferulasäure in die Deckel-Gruppe eines tertiären Amid-HDAC6-Inhibitors fusioniert wurden. Verbindung 10b wurde als bestes Hybridmolekül gescreent, das eine potente HDAC6-Hemmung und eine starke antioxidative Kapazität aufweist. Hierbei linderte Verbindung 10b die LPS-induzierte Mikroglia-Entzündung und führte zu einem Wechsel vom neurotoxischen M1- zum neuroprotektiven M2-Mikroglia-Phänotyp. Darüber hinaus zeigt Verbindung 10b eine ausgeprägte Abschwächung des räumlichen Arbeitsgedächtnisses und eine Schädigung des Langzeitgedächtnisses in einem in vivo Alzheimer-Krankheit-Mausmodell. Verbindung 10b kann ein potenzieller Wirkstoffkandidat zur Behandlung der Alzheimer-Krankheit sein, und eignet sich für weiterführende Studien.
Basierend auf den starken neuroprotektiven Wirkungen von Vitamin-K-Derivaten gegen den Oxytoseweg, haben wir zehn neue Verbindungen entwickelt, indem wir Vitamin K mit mehreren Antioxidantien, darunter Ferulasäure, Melatonin, Liponsäure und Trolox, hybridisieten. Die Trolox-Hybridverbindung zeigte die stärksten neuroprotektiven Wirkungen in mehreren Neuroprotektionsassays. Außerdem haben wir die synergistischen Effekte zwischen Trolox und dem Vitamin-K-Derivat identifiziert, und unsere Trolox-Hybridverbindung zeigte eine vergleichbare Neuroprotektion mit der Mischung aus Trolox und Vitamin-K-Derivat.

Ermutigt durch die starke antioxidative Kapazität und der neuroprotektiven Wirkung von Vitamin-K-Hybriden, haben wir die Struktur-Aktivitäts-Beziehung von Chinon-Derivaten mit der antioxidativen Kapazität und der neuroprotektiven Wirkungen untersucht, um Leitlinien für das weitere Design neuer neuroprotektive Verbindungen bereitzustellen. Wir haben 24 Chinon-Derivate entwickelt und synthetisiert, die auf fünf verschiedenen Chinonen basieren, darunter Ubichinon, 2,3,5-Trimethyl-1,4-Benzochinon, Memoquin, Thymochinon und Anthrachinon. Darüber hinaus zeigten Trimethylbenzochinon- und Thymochinon-Derivate im Oxytose-Assay eine stärkere Neuroprotektion als andere Chinone. Daher können Trimethylbenzochinon- und Thymochinon-Derivate als Leitverbindungen für die weitere Untersuchung des Mechanismus und die Wirkstoffforschung zur Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen verwendet werden. 
Wir haben hier eine Reihe von photoschaltbaren HDAC-Inhibitoren entwickelt, die aufgrund der hohen räumlichen und zeitlichen Auflösung effektive molekulare Werkzeuge sein könnten. Insgesamt wurden 23 Zielverbindungen synthetisiert und photophysikochemisch charakterisiert. Die Verbindungen auf Azochinolinbasis besitzen thermisch stabilere cis-Isomere in Pufferlösung, die in einem enzymbasierten HDAC-Inhibitionsassay weiter getestet wurden. Keine dieser getesteten Verbindungen zeigt jedoch signifikante Unterschiede in der Aktivität zwischen trans-Isomeren und den entsprechenden cis-Isomeren.
KW  - Alzheimerkrankheit
KW  - Oxidativer Stress
KW  - Oxytosis
KW  - Photoswitch
KW  - Histon-Deacetylase
KW  - HDAC
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-253497
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TY  - THES
A1  - Ramirez, Yesid A.
T1  - Structural basis of ubiquitin recognition and rational design of novel covalent inhibitors targeting Cdu1 from \(Chlamydia\) \(Trachomatis\)
T1  - Strukturelle Grundlage der Ubiquitin-Erkennung und rationales Design neuer kovalenter Inhibitoren gegen die Deubiquitinylase Cdu1 aus \(Chlamydia\) \(Trachomatis\)
N2  - The WHO-designated neglected-disease pathogen Chlamydia trachomatis (CT) is a gram-negative bacterium responsible for the most frequently diagnosed sexually transmitted infection worldwide. CT infections can lead to infertility, blindness and reactive arthritis, among others. CT acts as an infectious agent by its ability to evade the immune response of its host, which includes the impairment of the NF-κB mediated inflammatory response and the Mcl1 pro-apoptotic pathway through its deubiquitylating, deneddylating and transacetylating enzyme ChlaDUB1 (Cdu1). Expression of Cdu1 is also connected to host cell Golgi apparatus fragmentation, a key process in CT infections.  
Cdu1 may this be an attractive drug target for the treatment of CT infections. However, a lead molecule for the development of novel potent inhibitors has been unknown so far. Sequence alignments and phylogenetic searches allocate Cdu1 in the CE clan of cysteine proteases. The adenovirus protease (adenain) also belongs to this clan and shares a high degree of structural similarity with Cdu1. Taking advantage of topological similarities between the active sites of Cdu1 and adenain, a target-hopping approach on a focused set of adenain inhibitors, developed at Novartis, has been pursued. The thereby identified cyano-pyrimidines represent the first active-site directed covalent reversible inhibitors for Cdu1. High-resolution crystal structures of Cdu1 in complex with the covalently bound cyano-pyrimidines as well as with its substrate ubiquitin have been elucidated. The structural data of this thesis, combined with enzymatic assays and covalent docking studies, provide valuable insights into Cdu1s activity, substrate recognition, active site pocket flexibility and potential hotspots for ligand interaction. Structure-informed drug design permitted the optimization of this cyano-pyrimidine based scaffold towards HJR108, the first molecule of its kind specifically designed to disrupt the function of Cdu1. The structures of potentially more potent and selective Cdu1 inhibitors are herein proposed. 
This thesis provides important insights towards our understanding of the structural basis of ubiquitin recognition by Cdu1, and the basis to design highly specific Cdu1 covalent inhibitors.
N2  - Der Krankheitserreger Chlamydia trachomatis (CT) - ein gramnegatives Bakterium - ist verantwortlich für die häufigste sexuell übertragene Infektionskrankheit weltweit, die CT basierte Chlamydiose. Sie wird von der Weltgesundheitsorganisation zu den vernachlässigten Krankheiten gezählt. 
CT Infektionen können unter anderem zu Unfruchtbarkeit, Erblindung und reaktiver Arthritis führen. CT agiert als Krankheitserreger mittels seiner Fähigkeit, die Immunantwort des Wirts zu umgehen. Dies umfasst unter anderem die Schwächung und Störung der NF-κB vermittelten Entzündungsantwort und des Mcl1 pro-Apoptoseweges über ihr deubiquitinierendes, deneddylierendes und trans-acetylierendes Enzym ChlaDub1 (Cdu1). Die Expression von Cdu1 ist aber auch mit der Fragmentierung des Golgi-Apparates des Wirtes verknüpft, ein Schlüsselprozess bei Infektionen mit CT.
Cdu1 ist daher vermutlich ein attraktives Zielprotein für die Entwicklung von Wirkstoffen, um CT Infektionen zu behandeln. Eine Leitstrukturverbindung zur Entwicklung neuer wirksamer Inhibitoren war bislang jedoch noch nicht bekannt. Sequenzvergleiche und phylogenetische Untersuchungen verorten Cdu1 im CE Clan der Cysteinproteasen. Die Adenovirus-Protease (Adenain) gehört ebenfalls diesem Clan an und besitzt strukturelle Ähnlichkeit mit Cdu1.  Unter Ausnutzung der topologischen Ähnlichkeiten der aktiven Zentren von Cdu1 und Adenain wurde ein Target-Hopping Ansatz mit einem klar definierten und fokussierten Satz von bei Novartis entwickelten Adenain-Inhibitoren verfolgt. 
Die hierbei identifizierten Cyano-Pyrimidine stellen die ersten kovalenten Inhibitoren von Cdu1 dar, die an das aktive Zentrum von Cdu1 binden und es direkt adressieren. Hochauflösend wurden Kristallstrukturen sowohl von Komplexen von Cdu1 mit kovalent gebundenen Cyano-Pyrimidinen als auch mit Cdu1’s natürlichem Substrat Ubiquitin bestimmt. Die Kristallstrukturdaten dieser Doktorarbeit in Kombination mit Enzymassays und kovalenten Docking-Studien liefern wertvolle Hinweise bezüglich der Aktivität des Enzyms, der molekularen Substraterkennung, der Flexibiliät der Proteintasche rund um das aktive Zentrum und potentielle Hotspots für die Wechselwirkung mit Liganden. Ein strukturbasiertes Wirkstoffdesign erlaubte die Optimierung des Cyano-Pyrimidin-basierten Molekülgerüstes, die zu der Entwicklung der HJR108 Verbindung führte. Es ist das erste Molekül seiner Art, das speziell dazu entworfen wurde Cdu1 zu inhibieren. Strukturen potentiell noch wirksamerer und selektiver Cdu1 Inhibitoren werden in dieser Arbeit vorgeschlagen.
Diese Dissertationsschrift liefert somit wertvolle Beiträge zum Verständnis der strukturellen Grundlagen der molekularen Erkennung von Ubiquitin durch Cdu1 und Hinweise, die die Entwicklung hoch-spezifischer kovalenter Cdu1 Inhibitoren erlauben sollten.
KW  - CE Proteaes
KW  - covalent inhibition
KW  - drug repurposing
KW  - DUB
KW  - Ubiquitin
KW  - Inhibitor
KW  - Chlamydia trachomatis
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-191683
ER  -