@phdthesis{Goethel2023,
  author    = {G{\"o}thel, Markus},
  title     = {Entwicklung eines Verfahrens zur Generierung von spezifischen monoklonalen Antik{\"o}rpern gegen Mikroorganismen basierend auf in silico Epitopanalysen},
  doi       = {10.25932/publishup-58801},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-588017},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {XVI, 113},
  year      = {2023},
  abstract  = {Monoklonale Antik{\"o}rper (mAK) sind eines der wichtigsten Biomolek{\"u}le f{\"u}r die Umweltanalytik und die medizinische Diagnostik. F{\"u}r die Detektion von Mikroorganismen bilden sie die Grundlage f{\"u}r ein schnelles und pr{\"a}zises Testverfahren. Bis heute gibt es, aufgrund des hohen zeitlichen und materiellen Aufwandes und der unspezifischen Immunisierungsstrategien, nur wenige mAK, die spezifisch Mikroorganismen erkennen. Zu diesem Zweck sollte ein anwendbares Verfahren f{\"u}r die Generierung von mAK gegen Mikroorganismen entwickelt werden, welches anhand von Escherichia coli O157:H7 und Legionella pneumophila validiert wurde. In dieser Dissertation konnten neue Oberfl{\"a}chenstrukturen auf den Mikroorganismen mittels vergleichender Genomanalysen und in silico Epitopanalysen identifiziert werden. Diese wurden in das Virush{\"u}llprotein VP1 integriert und f{\"u}r eine gezielte Immunisierungsstrategie verwendet. F{\"u}r die Bestimmung antigenspezifischer antik{\"o}rperproduzierender Hybridome wurde ein Immunf{\"a}rbeprotokoll entwickelt und etabliert, um die Hybridome im Durchflusszytometer zu sortieren. In der vorliegenden Studie konnten f{\"u}r E. coli O157:H7 insgesamt 53 potenzielle Proteinkandidaten und f{\"u}r L. pneumophila 38 Proteine mithilfe der bioinformatischen Analyse identifiziert werden. F{\"u}nf verschiedene potenzielle Epitope wurden f{\"u}r E. coli O157:H7 und drei verschiedenen f{\"u}r L. pneumophila ausgew{\"a}hlt und f{\"u}r die Immunisierung mit chim{\"a}ren VP1 verwendet. Alle Immunseren zeigten eine antigenspezifische Immunantwort. Aus den nachfolgend generierten Hybridomzellen konnten mehrere Antik{\"o}rperkandidaten gewonnen werden, welche in Charakterisierungsstudien eine starke Bindung zu E. coli O157:H7 bzw. L. pneumophila vorwiesen. Kreuzreaktivit{\"a}ten zu anderen relevanten Mikroorganismen konnten keine bzw. nur in geringem Maße festgestellt werden. Folglich konnte der hier beschriebene interdisziplin{\"a}re Ansatz zur Generierung spezifischer mAK gegen Mikroorganismen nachweislich spezifische mAK hervorbringen und ist als hocheffizienter Arbeitsablauf f{\"u}r die Herstellung von Antik{\"o}rpern gegen Mikroorganismen einsetzbar.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Rothe2013,
  author    = {Rothe, Monique},
  title     = {Response of intestinal Escherichia coli to dietary factors in the mouse intestine},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-66387},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2013},
  abstract  = {Diet is a major force influencing the intestinal microbiota. This is obvious from drastic changes in microbiota composition after a dietary alteration. Due to the complexity of the commensal microbiota and the high inter-individual variability, little is known about the bacterial response at the cellular level. The objective of this work was to identify mechanisms that enable gut bacteria to adapt to dietary factors. For this purpose, germ-free mice monoassociated with the commensal Escherichia coli K-12 strain MG1655 were fed three different diets over three weeks: a diet rich in starch, a diet rich in non-digestible lactose and a diet rich in casein. Two dimensional gel electrophoresis and electrospray tandem mass spectrometry were applied to identify differentially expressed proteins of E. coli recovered from small intestine and caecum of mice fed the lactose or casein diets in comparison with those of mice fed the starch diet. Selected differentially expressed bacterial proteins were characterised in vitro for their possible roles in bacterial adaptation to the various diets. Proteins belonging to the oxidative stress regulon oxyR such as alkyl hydroperoxide reductase subunit F (AhpF), DNA protection during starvation protein (Dps) and ferric uptake regulatory protein (Fur), which are required for E. coli's oxidative stress response, were upregulated in E. coli of mice fed the lactose-rich diet. Reporter gene analysis revealed that not only oxidative stress but also carbohydrate-induced osmotic stress led to the OxyR-dependent expression of ahpCF and dps. Moreover, the growth of E. coli mutants lacking the ahpCF or oxyR genes was impaired in the presence of non-digestible sucrose. This indicates that some OxyR-dependent proteins are crucial for the adaptation of E. coli to osmotic stress conditions. In addition, the function of two so far poorly characterised E. coli proteins was analysed: 2 deoxy-D gluconate 3 dehydrogenase (KduD) was upregulated in intestinal E. coli of mice fed the lactose-rich diet and this enzyme and 5 keto 4 deoxyuronate isomerase (KduI) were downregulated on the casein-rich diet. Reporter gene analysis identified galacturonate and glucuronate as inducers of the kduD and kduI gene expression. Moreover, KduI was shown to facilitate the breakdown of these hexuronates, which are normally degraded by uronate isomerase (UxaC), altronate oxidoreductase (UxaB), altronate dehydratase (UxaA), mannonate oxidoreductase (UxuB) and mannonate dehydratase (UxuA), whose expression was repressed by osmotic stress. The growth of kduID-deficient E. coli on galacturonate or glucuronate was impaired in the presence of osmotic stress, suggesting KduI and KduD to compensate for the function of the regular hexuronate degrading enzymes under such conditions. This indicates a novel function of KduI and KduD in E. coli's hexuronate metabolism. Promotion of the intracellular formation of hexuronates by lactose connects these in vitro observations with the induction of KduD on the lactose-rich diet. Taken together, this study demonstrates the crucial influence of osmotic stress on the gene expression of E. coli enzymes involved in stress response and metabolic processes. Therefore, the adaptation to diet-induced osmotic stress is a possible key factor for bacterial colonisation of the intestinal environment.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Froemmel2013,
  author    = {Fr{\"o}mmel, Ulrike},
  title     = {Vergleichende geno- und ph{\"a}notypische Charakterisierung von Escherichia coli aus Menschen, Hausschweinen und Wildtieren},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-69147},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2013},
  abstract  = {Escherichia (E.) coli ist als kommensales Bakterium ein wichtiger Bestandteil des Mikrobioms von S{\"a}ugern, jedoch zudem der h{\"a}ufigste Infektionserreger des Menschen. Entsprechend des Infektionsortes werden intestinal (InPEC) und extraintestinal pathogene E. coli (ExPEC) unterschieden. Die Pathogenese von E. coli-Infektionen ist durch Virulenzfaktoren determiniert, welche von jeweils spezifischen virulenzassoziierten Genen (inVAGs und exVAGs) kodiert werden. H{\"a}ufig werden exVAGs auch in E. coli-Isolaten aus dem Darm gesunder Wirte nachgewiesen. Dies f{\"u}hrte zu der Vermutung, dass exVAGs die intestinale Kolonisierung des Wirtes durch E. coli unterst{\"u}tzen. Das Hauptziel dieser Arbeit bestand darin, das Wissen {\"u}ber den Einfluss von exVAGs auf die Besiedlung und damit die Adh{\"a}sion von E. coli an Epithelzellen des Darmtraktes zu erweitern. Die Durchf{\"u}hrung einer solch umfassenden E. coli-Populationsstudie erforderte die Etablierung neuer Screeningmethoden. F{\"u}r die genotypische Charakterisierung wurden mikropartikelbasierte Multiplex-PCR-Assays zum Nachweis von 44 VAGs und der Phylogenie etabliert. F{\"u}r die ph{\"a}notypische Charakterisierung wurden Adh{\"a}sions- und Zytotoxizit{\"a}tsassays etabliert. Die Screeningmethoden basieren auf der VideoScan-Technologie, einem automatisierten bildbasierten Multifluoreszenzdetektionssystem. Es wurden 398 E. coli-Isolate aus 13 Wilds{\"a}ugerarten und 5 Wildvogelarten sowie aus gesunden und harnwegserkrankten Menschen und Hausschweinen charakterisiert. Die Adh{\"a}sionsassays hatten zum Ziel, sowohl die Adh{\"a}sionsraten als auch die Adh{\"a}sionsmuster der 317 nicht h{\"a}molytischen Isolate auf 5 Epithelzelllinien zu bestimmen. Die Zytotoxizit{\"a}t der 81 h{\"a}molytischen Isolate wurde in Abh{\"a}ngigkeit der Inkubationszeit auf 4 Epithelzelllinien gepr{\"u}ft. In den E. coli-Isolaten wurde eine Reihe von VAGs nachgewiesen. Potentielle InPEC, insbesondere shigatoxinproduzierende und enteropathogene E. coli wurden aus Menschen, Hausschweinen und Wildtieren, vor allem aus Rehen und Feldhasen isoliert. exVAGs wurden mit stark variierender Pr{\"a}valenz in Isolaten aus allen Arten detektiert. Die gr{\"o}ßte Anzahl und das breiteste Spektrum an exVAGs wurde in Isolaten aus Urin harnwegserkrankter Menschen, gefolgt von Isolaten aus Dachsen und Rehen nachgewiesen. In Isolaten der phylogenetischen Gruppe B2 wurden mehr exVAGs detektiert als in den Isolaten der phylogenetischen Gruppen A, B1 und D. Die Ergebnisse der Adh{\"a}sionsassays zeigten, dass die meisten Isolate zelllinien-, gewebe- oder wirtsspezifisch adh{\"a}rierten. Ein Drittel der Isolate adh{\"a}rierte an keiner Zelllinie und nur zwei Isolate adh{\"a}rierten stark an allen Zelllinien. Grunds{\"a}tzlich adh{\"a}rierten mehr Isolate an humanen sowie an intestinalen Zelllinien. Besonders Isolate aus Eichh{\"o}rnchen und Amseln sowie aus Urin harnwegserkrankter Menschen und Hausschweine waren in der Lage, stark zu adh{\"a}rieren. Hierbei bildeten die Isolate als Adh{\"a}sionsmuster diffuse Adh{\"a}sion, Mikrokolonien, Ketten und Agglomerationen. Mittels statistischer Analysen wurden Assoziationen zwischen exVAGs und einer hohen Adh{\"a}sionsrate ersichtlich. So war beispielsweise das Vorkommen von afa/dra mit einer h{\"o}heren Adh{\"a}sionsrate auf Caco-2- und 5637-Zellen und von sfa/foc auf IPEC-J2-Zellen assoziiert. Die Ergebnisse der Zytotoxizit{\"a}tsassays zeigten eine sehr starke und zeitabh{\"a}ngige Zerst{\"o}rung der Monolayer aller Epithelzelllinien durch die α-H{\"a}molysin-positiven Isolate. Auffallend war die hohe Toxizit{\"a}t h{\"a}molytischer Isolate aus Wildtieren gegen{\"u}ber den humanen Zelllinien. Mit den innerhalb dieser Arbeit entwickelten Screeningmethoden war es m{\"o}glich, große Mengen an Bakterien zu charakterisieren. Es konnte ein {\"U}berblick {\"u}ber die Verbreitung von VAGs in E. coli aus unterschiedlichen Wirten gewonnen werden. Besonders Wildtiere wurden sowohl durch den Nachweis von VAGs in den entsprechenden Isolaten, verbunden mit deren Adh{\"a}sionsf{\"a}higkeit und ausgepr{\"a}gter Zytotoxizit{\"a}t als Reservoire pathogener E. coli identifiziert. Ebenso wurde eine zelllinienspezifische Adh{\"a}sion von Isolaten mit bestimmten exVAGs deutlich. Damit konnte der m{\"o}gliche Einfluss von exVAGs auf die intestinale Kolonisierung best{\"a}tigt werden. In weiterf{\"u}hrenden Arbeiten sind jedoch Expressions- und Funktionsanalysen der entsprechenden Proteine unerl{\"a}sslich. Es wird anhand der Mikrokoloniebildung durch kommensale E. coli vermutet, dass Adh{\"a}sionsmuster und demzufolge Kolonisierungsstrategien, die bisher pathogenen E. coli zugeschrieben wurden, eher als generelle Kolonisierungsstrategien zu betrachten sind. Das E. coli-α-H{\"a}molysin wirkt im Allgemeinen zytotoxisch auf Epithelzellen. Ein in der Fachliteratur diskutierter adh{\"a}sionsunterst{\"u}tzender Mechanismus dieses Toxins ist demnach fragw{\"u}rdig. Innerhalb dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die entwickelten Screeningmethoden umfassende Analysen einer großen Anzahl an E. coli-Isolaten erm{\"o}glichen.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Urban2008,
  author    = {Urban, Alexander},
  title     = {Charakterisierung der Funktion der Rhodanese YnjE f{\"u}r die Molybd{\"a}nkofaktor Biosynthese in Escherichia coli},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-29018},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2008},
  abstract  = {Die ubiquit{\"a}r verbreitete Molybd{\"a}nkofaktorbiosynthese ist in Escherichia coli (E. coli) bisher am umfassendsten untersucht. Bislang war jedoch nicht bekannt, welche physiologische Schwefelquelle im zweiten Schritt dieses Syntheseweges zur Bildung der charakteristischen Dithiolengruppe genutzt wird. Erste Untersuchungen deuteten auf eine der Cysteindesulfurasen E. colis hin, welche in Verbindung mit einem rhodanese{\"a}hnlichen Protein den Schwefel in Form eines Persulfids {\"u}bertragen. {\"A}hnliche Mechanismen wurden bereits in der humanen Moco-Biosynthese und der Thiaminbiosynthese identifiziert. In dieser Arbeit wurde das E. coli Protein YnjE n{\"a}her charakterisiert. Es handelt sich bei YnjE um ein rhodanese{\"a}hnliches Protein aus drei Rhodanesedom{\"a}nen. Durch Proteinkristallisation und anschliessender R{\"o}ntgenstrukturanalyse wurde die Terti{\"a}rstruktur des YnjE-Proteins analysiert. Die hergestellten Kristalle konnten zur Gewinnung von Strukturdaten vermessen und eine Proteinkristallstruktur f{\"u}r YnjE berechnet werden. Desweiteren besitzt YnjE ein N-terminales Typ I Sekretionssystem abh{\"a}ngiges Sipnalpeptid. Durch Lokalisieungsexperimente wurde die Bedeutung des Signalpeptids f{\"u}r das YnjE-Protein untersucht. Dabei wurde festgestellt, dass endogenes YnjE sowohl im peri- als auch im cytoplasmatischen Raum lokalisiert ist. Auf Grund von vorhergehenden Studien, wurde eine Funktion des YnjE-Proteins innerhalb der Molybd{\"a}nkofaktorbiosynthese in der Schwefel{\"u}bertragung auf das Protein MoaD in E. coli vermutet und deshalb in dieser Arbeit n{\"a}her untersucht. Es wurde eine Interaktion des YnjE-Proteins mit dem MoeB-Protein, welches f{\"u}r die Thiocarboxylierung des MoaD-Proteins essentiell ist, durch Tandem-Affinit{\"a}tsreinigung und Antik{\"o}rper-basierte Affinit{\"a}tsreinigung nachgewiesen und ein signifikanter positiver Einfluss YnjEs auf die Bildung von Molybdopterin, einer Vorstufe des Molybd{\"a}nkofaktors, best{\"a}tigt. Dabei wurde sowohl der Sulfurierungsgrad des MoaD-Proteins in YnjE und Cysteindesulfurase-knock-out Mutanten untersucht, als auch die Bildung von Molybdopterin in einem in vitro Ansatz in Abh{\"a}ngigkeit von steigenden YnjE-Konzentrationen analysiert. Im Ergebnis kann man daraus schließen, dass der Mechanismus der Schwefel{\"u}bertragung {\"a}hnlich der Thiaminbiosynthese, {\"u}ber eine der drei Cysteindesulfurasen CsdA, SufS oder IscS geschieht, welche Schwefel in Form eines Persulfids auf YnjE {\"u}bertragen k{\"o}nnen. Thiosulfat und Mercaptopyruvat, die Substrate f{\"u}r die beiden Familien der rhodanese{\"a}hnlichen Proteine, Thiosulfat-Sulfurtransferasen und Mercaptopyruvat-Sulfurtransferasen, dienen nicht als Substrate f{\"u}r eine Persulfurierung YnjEs. Durch eine Austauschmutante des Cysteinrestes der aktiven Schleife von YnjE konnte nicht best{\"a}tigt werden, dass dieser Aminos{\"a}urerest und damit die Bildung eines YnjE-gebundenen Persulfids f{\"u}r die positive Beeinflussung der MPT-Synthese essentiell ist. Vielmehr kann durch diese Arbeit von einer Vermittlung der Interaktionen zwischen MoeB, IscS und der MPT-Synthase durch YnjE ausgegangen werden wobei die Cysteindesulfurase IscS den Schwefel f{\"u}r die Thiocarboxylierung des MoaD-Proteins liefert.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Steinhauser2004,
  author    = {Steinhauser, Dirk},
  title     = {Inferring hypotheses from complex profile data - by means of CSB.DB, a comprehensive systems-biology database},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-2467},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2004},
  abstract  = {The past decades are characterized by various efforts to provide complete sequence information of genomes regarding various organisms. The availability of full genome data triggered the development of multiplex high-throughput assays allowing simultaneous measurement of transcripts, proteins and metabolites. With genome information and profiling technologies now in hand a highly parallel experimental biology is offering opportunities to explore and discover novel principles governing biological systems. Understanding biological complexity through modelling cellular systems represents the driving force which today allows shifting from a component-centric focus to integrative and systems level investigations. The emerging field of systems biology integrates discovery and hypothesis-driven science to provide comprehensive knowledge via computational models of biological systems. Within the context of evolving systems biology, investigations were made in large-scale computational analyses on transcript co-response data through selected prokaryotic and plant model organisms. CSB.DB - a comprehensive systems-biology database - (http://csbdb.mpimp-golm.mpg.de/) was initiated to provide public and open access to the results of biostatistical analyses in conjunction with additional biological knowledge. The database tool CSB.DB enables potential users to infer hypothesis about functional interrelation of genes of interest and may serve as future basis for more sophisticated means of elucidating gene function. The co-response concept and the CSB.DB database tool were successfully applied to predict operons in Escherichia coli by using the chromosomal distance and transcriptional co-responses. Moreover, examples were shown which indicate that transcriptional co-response analysis allows identification of differential promoter activities under different experimental conditions. The co-response concept was successfully transferred to complex organisms with the focus on the eukaryotic plant model organism Arabidopsis thaliana. The investigations made enabled the discovery of novel genes regarding particular physiological processes and beyond, allowed annotation of gene functions which cannot be accessed by sequence homology. GMD - the Golm Metabolome Database - was initiated and implemented in CSB.DB to integrated metabolite information and metabolite profiles. This novel module will allow addressing complex biological questions towards transcriptional interrelation and extent the recent systems level quest towards phenotyping.},
  subject      = {Datenbank},
  language  = {en}
}