@phdthesis{Girbig2014,
  author    = {Girbig, Dorothee},
  title     = {Analysing concerted criteria for local dynamic properties of metabolic systems},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-72017},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2014},
  abstract  = {Metabolic systems tend to exhibit steady states that can be measured in terms of their concentrations and fluxes. These measurements can be regarded as a phenotypic representation of all the complex interactions and regulatory mechanisms taking place in the underlying metabolic network. Such interactions determine the system's response to external perturbations and are responsible, for example, for its asymptotic stability or for oscillatory trajectories around the steady state. However, determining these perturbation responses in the absence of fully specified kinetic models remains an important challenge of computational systems biology. Structural kinetic modeling (SKM) is a framework to analyse whether a metabolic steady state remains stable under perturbation, without requiring detailed knowledge about individual rate equations. It provides a parameterised representation of the system's Jacobian matrix in which the model parameters encode information about the enzyme-metabolite interactions. Stability criteria can be derived by generating a large number of structural kinetic models (SK-models) with randomly sampled parameter sets and evaluating the resulting Jacobian matrices. The parameter space can be analysed statistically in order to detect network positions that contribute significantly to the perturbation response. Because the sampled parameters are equivalent to the elasticities used in metabolic control analysis (MCA), the results are easy to interpret biologically. In this project, the SKM framework was extended by several novel methodological improvements. These improvements were evaluated in a simulation study using a set of small example pathways with simple Michaelis Menten rate laws. Afterwards, a detailed analysis of the dynamic properties of the neuronal TCA cycle was performed in order to demonstrate how the new insights obtained in this work could be used for the study of complex metabolic systems. The first improvement was achieved by examining the biological feasibility of the elasticity combinations created during Monte Carlo sampling. Using a set of small example systems, the findings showed that the majority of sampled SK-models would yield negative kinetic parameters if they were translated back into kinetic models. To overcome this problem, a simple criterion was formulated that mitigates such infeasible models and the application of this criterion changed the conclusions of the SKM experiment. The second improvement of this work was the application of supervised machine-learning approaches in order to analyse SKM experiments. So far, SKM experiments have focused on the detection of individual enzymes to identify single reactions important for maintaining the stability or oscillatory trajectories. In this work, this approach was extended by demonstrating how SKM enables the detection of ensembles of enzymes or metabolites that act together in an orchestrated manner to coordinate the pathways response to perturbations. In doing so, stable and unstable states served as class labels, and classifiers were trained to detect elasticity regions associated with stability and instability. Classification was performed using decision trees and relevance vector machines (RVMs). The decision trees produced good classification accuracy in terms of model bias and generalizability. RVMs outperformed decision trees when applied to small models, but encountered severe problems when applied to larger systems because of their high runtime requirements. The decision tree rulesets were analysed statistically and individually in order to explore the role of individual enzymes or metabolites in controlling the system's trajectories around steady states. The third improvement of this work was the establishment of a relationship between the SKM framework and the related field of MCA. In particular, it was shown how the sampled elasticities could be converted to flux control coefficients, which were then investigated for their predictive information content in classifier training. After evaluation on the small example pathways, the methodology was used to study two steady states of the neuronal TCA cycle with respect to their intrinsic mechanisms responsible for stability or instability. The findings showed that several elasticities were jointly coordinated to control stability and that the main source for potential instabilities were mutations in the enzyme alpha-ketoglutarate dehydrogenase.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Sachse2014,
  author    = {Sachse, Rita},
  title     = {Biological membranes in cell-free systems},
  pages     = {111, XIX},
  year      = {2014},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Sprenger2014,
  author    = {Sprenger, Heike},
  title     = {Characterization of drought tolerance in potato cultivars for identification of molecular markers},
  pages     = {146},
  year      = {2014},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Jueppner2014,
  author    = {J{\"u}ppner, Jessica},
  title     = {Characterization of metabolomic dynamics in synchronized Chlamydomonas reinhardtii cell cultures and the impact of TOR inhibition on cell cycle, proliferation and growth},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-76923},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {VI, 153},
  year      = {2014},
  abstract  = {The adaptation of cell growth and proliferation to environmental changes is essential for the surviving of biological systems. The evolutionary conserved Ser/Thr protein kinase "Target of Rapamycin" (TOR) has emerged as a major signaling node that integrates the sensing of numerous growth signals to the coordinated regulation of cellular metabolism and growth. Although the TOR signaling pathway has been widely studied in heterotrophic organisms, the research on TOR in photosynthetic eukaryotes has been hampered by the reported land plant resistance to rapamycin. Thus, the finding that Chlamydomonas reinhardtii is sensitive to rapamycin, establish this unicellular green alga as a useful model system to investigate TOR signaling in photosynthetic eukaryotes. The observation that rapamycin does not fully arrest Chlamydomonas growth, which is different from observations made in other organisms, prompted us to investigate the regulatory function of TOR in Chlamydomonas in context of the cell cycle. Therefore, a growth system that allowed synchronously growth under widely unperturbed cultivation in a fermenter system was set up and the synchronized cells were characterized in detail. In a highly resolved kinetic study, the synchronized cells were analyzed for their changes in cytological parameters as cell number and size distribution and their starch content. Furthermore, we applied mass spectrometric analysis for profiling of primary and lipid metabolism. This system was then used to analyze the response dynamics of the Chlamydomonas metabolome and lipidome to TOR-inhibition by rapamycin The results show that TOR inhibition reduces cell growth, delays cell division and daughter cell release and results in a 50\% reduced cell number at the end of the cell cycle. Consistent with the growth phenotype we observed strong changes in carbon and nitrogen partitioning in the direction of rapid conversion into carbon and nitrogen storage through an accumulation of starch, triacylglycerol and arginine. Interestingly, it seems that the conversion of carbon into triacylglycerol occurred faster than into starch after TOR inhibition, which may indicate a more dominant role of TOR in the regulation of TAG biosynthesis than in the regulation of starch. This study clearly shows, for the first time, a complex picture of metabolic and lipidomic dynamically changes during the cell cycle of Chlamydomonas reinhardtii and furthermore reveals a complex regulation and adjustment of metabolite pools and lipid composition in response to TOR inhibition.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Emadpour2014,
  author    = {Emadpour, Masoumeh},
  title     = {Development of tools for inducible gene expression in choroplasts},
  pages     = {viii},
  year      = {2014},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Kamprad2014,
  author    = {Kamprad, Fanny},
  title     = {Einfluss von Zink auf die intestinale Mikrobiota im Ferkel und der mono-assoziirten Maus},
  publisher = {Universit{\"a}tsverlag Potsdam},
  address   = {Potsdam},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {VIII , 92},
  year      = {2014},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Wunderlich2014,
  author    = {Wunderlich, Kai},
  title     = {Entwicklung einer parallelen Mehrkomponentenanalyse von Antigen-Antik{\"o}rper-Reaktionen in der Dopinganalyse},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-76869},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {VIII, 130},
  year      = {2014},
  abstract  = {Weltweit streben Anti-Doping Institute danach jene Sportler zu {\"u}berf{\"u}hren, welche sich unerlaubter Mittel oder Methoden bedienen. Die hierf{\"u}r notwendigen Testsysteme werden kontinuierlich weiterentwickelt und neue Methoden aufgrund neuer Wirkstoffe der Pharmaindustrie etabliert. Gegenstand dieser Arbeit war es, eine parallele Mehrkomponentenanalyse auf Basis von Antigen-Antik{\"o}rper Reaktionen zu entwickeln, bei dem es prim{\"a}r um Verringerung des ben{\"o}tigten Probevolumens und der Versuchszeit im Vergleich zu einem Standard Nachweis-Verfahren ging. Neben der Verwendung eines Multiplex Ansatzes und der Mikroarraytechnologie stellten ebenfalls die Genauigkeit aller Messparameter, die Stabilit{\"a}t des Versuchsaufbaus sowie die Performance {\"u}ber einen Einfach-Blind-Ansatz Herausforderungen dar. Die Anforderung an den Multiplex Ansatz, keine falschen Signale trotz {\"a}hnlicher Strukturen zu messen, konnte durch die gezielte Kombination von spezifischen Antik{\"o}rpern realisiert werden. Hierf{\"u}r wurden neben Kreuzreaktivit{\"a}tstests auf dem Mikroarray parallel erfolgreich Western Blot Versuche durchgef{\"u}hrt. Jene Antik{\"o}rper, welche in diesen Versuchen die gesetzten Anforderungen erf{\"u}llten, wurden f{\"u}r das Ermitteln der kleinsten nachweisbaren Konzentration verwendet. {\"U}ber das Optimieren der Versuchsbedingungen konnte unter Verwendung von Tween in der Waschl{\"o}sung sowohl auf Glas als auch auf Kunststoff die Hintergrundfluoreszenz reduziert und somit eine Steigerung des Signal/Hintergrundverh{\"a}ltnisses erreicht werden. In den Versuchen zu Ermittlung der Bestimmungsgrenze wurde f{\"u}r das humane Choriongonadotropin (hCG-i) eine Konzentration von 10 mU/ml, f{\"u}r dessen beta-Untereinheit (hCG-beta) eine Konzentration von 3,6 mU/ml und f{\"u}r das luteinisierende Hormon (LH) eine Konzentration von 10 mU/ml bestimmt. Den ermittelten Wert im Serum f{\"u}r das hCG-i entspricht dem von der Welt-Anti-Dopin-Agentur (WADA) geforderten Wert in Urin von 5 mU/ml. Neben der Ermittlung von Bestimmungsgrenzen wurden diese hinsichtlich auftretender Matrixeffekte in Serum und Blut gemessen. Wie aus den Versuchen zur Ermittlung von Kreuzreaktivit{\"a}ten auf dem Mikroarray zu entnehmen ist, lassen sich das LH, das hCG-i und hCG-β ebenfalls in Serum und Blut messen. Die Durchf{\"u}hrung einer Performance-Analyse {\"u}ber einem Einfach-Blind-Ansatz mit 130 Serum Proben, wurde ebenfalls {\"u}ber dieses System realisiert. Die ausgewerteten Proben wurden anschließend {\"u}ber eine Grenzwertoptimierungskurve analysiert und die diagnostische Spezifit{\"a}t ermittelt. F{\"u}r die Messungen des LH konnte eine Sensitivit{\"a}t und Spezifit{\"a}t von 100\% erreicht werden. Demnach wurden alle negativen und positiven Proben eindeutig interpretiert. F{\"u}r das hCG-β konnte ebenfalls eine Spezifit{\"a}t von 100\% und eine Sensitivit{\"a}t von 97\% erreicht werden. Die hCG-i Proben wurden mit einer Spezifit{\"a}t von 100\% und eine Sensitivit{\"a}t von 97,5\% gemessen. Um den Nachweis zu erbringen, dass dieser Versuchsaufbau {\"u}ber mehrere Wochen stabile Signale bei Vermessen von identischen Proben liefert, wurde ein {\"u}ber zw{\"o}lf Wochen angesetzter Stabilit{\"a}tstest f{\"u}r alle Parameter erfolgreich in Serum und Blut durchgef{\"u}hrt. Zusammenfassend konnte in dieser Arbeit erfolgreich eine Mehrkomponentenanalyse als Multiplex Ansatz auf einem Mikroarray entwickelt werden. Die Durchf{\"u}hrung der Performance-Analyse und des Stabilit{\"a}tstests zeigen bereits die m{\"o}gliche Einsatzf{\"a}higkeit dieses Tests im Kontext einer Dopinganalyse.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Memczak2014,
  author    = {Memczak, Henry},
  title     = {Entwicklung influenzabindender Peptide f{\"u}r die Biosensorik},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-72470},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {X, 117},
  year      = {2014},
  abstract  = {Das Influenzavirus infiziert S{\"a}ugetiere und V{\"o}gel. Der erste Schritt im Infektionszyklus ist die Anbindung des Viruses {\"u}ber sein Oberfl{\"a}chenprotein H{\"a}magglutinin (HA) an Zuckerstrukturen auf Epithelzellen des respiratorischen Traktes im Wirtsorganismus. Aus den drei komplementarit{\"a}tsbestimmenden Regionen (complementarity determining regions, CDRs) der schweren Kette eines monoklonalen H{\"a}magglutinin-bindenden Antik{\"o}rpers wurden drei lineare Peptide abgeleitet. Die Bindungseigenschaften der drei Peptide wurden experimentell mittels Oberfl{\"a}chenplasmonenresonanzspektroskopie untersucht. Es zeigte sich, dass in {\"U}bereinstimmung mit begleitenden Molekulardynamik-Simulationen zwei der drei Peptide (PeB und PeC) analog zur Bindef{\"a}higkeit des Antik{\"o}rpers in der Lage sind, Influenzaviren vom Stamm X31 (H3N2 A/Aichi/2/1968) zu binden. Die Interaktion des Peptids PeB, welches potentiell mit der konservierten Rezeptorbindestelle im HA interagiert, wurde anschließend n{\"a}her charakterisiert. Die Detektion der Influenzaviren war unter geeigneten Immobilisationsbedingungen im diagnostisch relevanten Bereich m{\"o}glich. Die Spezifit{\"a}t der PeB-Virus-Bindung wurde mittels geeigneter Kontrollen auf der Seite des Analyten und des Liganden nachgewiesen. Des Weiteren war das Peptid PeB in der Lage die Bindung von X31-Viren an Mimetika seines nat{\"u}rlichen Rezeptors zu inhibieren, was die spezifische Interaktion mit der Rezeptorbindungsstelle im H{\"a}magglutinin belegt. Anschließend wurde die Prim{\"a}rsequenz von PeB durch eine vollst{\"a}ndige Substitutionsanalyse im Microarray-Format hinsichtlich der Struktur-Aktivit{\"a}ts-Beziehungen charakterisiert. Dies f{\"u}hrte außerdem zu verbesserten Peptidvarianten mit erh{\"o}hter Affinit{\"a}t und breiterer Spezifit{\"a}t gegen aktuelle Influenzast{\"a}mme verschiedener Serotypen (z.B. H1N1/2009, H5N1/2004, H7N1/2013). Schließlich konnte durch Verwendung einer in der Prim{\"a}rsequenz angepassten h{\"o}her affinen Peptidvariante die Influenzainfektion in vitro inhibiert werden. Damit stellen die vom urspr{\"u}nglichen Peptid PeB abgeleiteten Varianten Rezeptormolek{\"u}le in biosensorischen Testsystemen sowie potentielle Wirkstoffe dar.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Eggers2014,
  author    = {Eggers, Ute},
  title     = {Environmental impacts on white stork (Ciconia ciconia) breeding success},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {164},
  year      = {2014},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Arnold2014,
  author    = {Arnold, Stefanie},
  title     = {Epitop-Kartierung von PBP2A und Identifizierung MRSA-spezifischer immunodominanter Peptidsequenzen},
  pages     = {XIX, 120},
  year      = {2014},
  language  = {de}
}