@phdthesis{Pitzen2022,
  author    = {Pitzen, Valentin},
  title     = {Weitergef{\"u}hrte funktionelle Charakterisierung des centrosomalen Proteins Cep192 und Untersuchung der Topologie des Centrosoms in Dictyostelium Am{\"o}ben},
  doi       = {10.25932/publishup-54889},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-548891},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {XI, 104},
  year      = {2022},
  abstract  = {Das Centrosom von Dictyostelium ist acentriol{\"a}r aufgebaut, misst ca. 500 nm und besteht aus einer dreischichten Core-Struktur mit umgebender Corona, an der Mikrotubuli nukleieren. In dieser Arbeit wurden das centrosomale Protein Cep192 und m{\"o}gliche Interaktionspartner am Centrosom eingehend untersucht. Die einleitende Lokalisationsuntersuchung von Cep192 ergab, dass es w{\"a}hrend der gesamten Mitose an den Spindelpolen lokalisiert und im Vergleich zu den anderen Strukturproteinen der Core-Struktur am st{\"a}rksten exprimiert ist. Die dauerhafte Lokalisation an den Spindelpolen w{\"a}hrend der Mitose wird f{\"u}r Proteine angenommen, die in den beiden identisch aufgebauten {\"a}ußeren Core-Schichten lokalisieren, die das mitotische Centrosom formen. Ein Knockdown von Cep192 f{\"u}hrte zur Ausbildung von {\"u}berz{\"a}hligen Mikrotubuli-organisierenden Zentren (MTOC) sowie zu einer leicht erh{\"o}hten Ploidie. Deshalb wird eine Destabilisierung des Centrosoms durch die verminderte Cep192-Expression angenommen. An Cep192 wurden zwei kleine Tags, der SpotH6- und BioH6-Tag, etabliert, die mit kleinen fluoreszierenden Nachweiskonjugaten markiert werden konnten. Mit den so getagten Proteinen konnte die hochaufl{\"o}sende Expansion Microscopy f{\"u}r das Centrosom optimiert werden und die Core-Struktur erstmals proteinspezifisch in der Fluoreszenzmikroskopie dargestellt werden. Cep192 lokalisiert dabei in den {\"a}ußeren Core-Schichten. Die kombinierte Markierung von Cep192 und den centrosomalen Proteinen CP39 und CP91 in der Expansion Microscopy erlaubte die Darstellung des dreischichtigen Aufbaus der centrosomalen Core-Struktur, wobei CP39 und CP91 zwischen Cep192 in der inneren Core-Schicht lokalisieren. Auch die Corona wurde in der Expansion Microscopy untersucht: Das Corona-Protein CDK5RAP2 lokalisiert in r{\"a}umlicher N{\"a}he zu Cep192 in der inneren Corona. Ein Vergleich der Corona-Proteine CDK5RAP2, CP148 und CP224 in der Expansion Microscopy ergab unterscheidbare Sublokalisationen der Proteine innerhalb der Corona und relativ zur Core-Struktur. In Biotinylierungsassays mit den centrosomalen Core-Proteinen CP39 und CP91 sowie des Corona-Proteins CDK5RAP2 konnte Cep192 als m{\"o}glicher Interaktionspartner identifiziert werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen die wichtige Funktion des Proteins Cep192 im Dictyostelium-Centrosom und erm{\"o}glichen durch die Kombination aus Biotinylierungsassays und Expansion Microscopy der untersuchten Proteine ein verbessertes Verst{\"a}ndnis der Topologie des Centrosoms.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Zemella2019,
  author    = {Zemella, Anne},
  title     = {Fluoreszenzmarkierung und Modifizierung von komplexen Proteinen in eukaryotischen zellfreien Systemen durch die Etablierung von orthogonalen tRNA/Aminoacyl-tRNA-Synthetase-Paaren},
  doi       = {10.25932/publishup-44236},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-442361},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {XI, 141},
  year      = {2019},
  abstract  = {Die funktionelle Charakterisierung von therapeutisch relevanten Proteinen kann bereits durch die Bereitstellung des Zielproteins in ad{\"a}quaten Mengen limitierend sein. Dies trifft besonders auf Membranproteine zu, die aufgrund von zytotoxischen Effekten auf die Produktionszelllinie und der Tendenz Aggregate zu bilden, in niedrigen Ausbeuten an aktivem Protein resultieren k{\"o}nnen. Der lebende Organismus kann durch die Verwendung von translationsaktiven Zelllysaten umgangen werden- die Grundlage der zellfreien Proteinsynthese. Zu Beginn der Arbeit wurde die ATP-abh{\"a}ngige Translation eines Lysates auf der Basis von kultivierten Insektenzellen (Sf21) analysiert. F{\"u}r diesen Zweck wurde ein ATP-bindendes Aptamer eingesetzt, durch welches die Translation der Nanoluziferase reguliert werden konnte. Durch die dargestellte Applizierung von Aptameren, k{\"o}nnten diese zuk{\"u}nftig in zellfreien Systemen f{\"u}r die Visualisierung der Transkription und Translation eingesetzt werden, wodurch zum Beispiel komplexe Prozesse validiert werden k{\"o}nnen. Neben der reinen Proteinherstellung k{\"o}nnen Faktoren wie posttranslationale Modifikationen sowie eine Integration in eine lipidische Membran essentiell f{\"u}r die Funktionalit{\"a}t des Membranproteins sein. Im zweiten Abschnitt konnte, im zellfreien Sf21-System, f{\"u}r den G-Protein-gekoppelten Rezeptor Endothelin B sowohl eine Integration in die endogen vorhandenen Endoplasmatisch Retikulum-basierten Membranstrukturen als auch Glykosylierungen, identifiziert werden. Auf der Grundlage der erfolgreichen Synthese des ET-B-Rezeptors wurden verschiedene Methoden zur Fluoreszenzmarkierung des Adenosin-Rezeptors A2a (Adora2a) angewandt und optimiert. Im dritten Abschnitt wurde der Adora2a mit Hilfe einer vorbeladenen tRNA, welche an eine fluoreszierende Aminos{\"a}ure gekoppelt war, im zellfreien Chinesischen Zwerghamster Ovarien (CHO)-System markiert. Zus{\"a}tzlich konnte durch den Einsatz eines modifizierten tRNA/Aminoacyl-tRNA-Synthetase-Paares eine nicht-kanonische Aminos{\"a}ure an Position eines integrierten Amber-Stopcodon in die Polypeptidkette eingebaut und die funktionelle Gruppe im Anschluss an einen Fluoreszenzfarbstoff gekoppelt werden. Aufgrund des offenen Charakters eignen sich zellfreie Proteinsynthesesysteme besonders f{\"u}r eine Integration von exogenen Komponenten in den Translationsprozess. Mit Hilfe der Fluoreszenzmarkierung wurde eine ligandvermittelte Konformations{\"a}nderung im Adora2a {\"u}ber einen Biolumineszenz-Resonanzenergietransfer detektiert. Durch die Etablierung der Amber-Suppression wurde dar{\"u}ber hinaus das Hormon Erythropoetin pegyliert, wodurch Eigenschaften wie Stabilit{\"a}t und Halbwertszeit des Proteins ver{\"a}ndert wurden. Zu guter Letzt wurde ein neues tRNA/Aminoacyl-tRNA-Synthetase-Paar auf Basis der Methanosarcina mazei Pyrrolysin-Synthetase etabliert, um das Repertoire an nicht-kanonischen Aminos{\"a}uren und den damit verbundenen Kopplungsreaktionen zu erweitern. Zusammenfassend wurden die Potenziale zellfreier Systeme in Bezug auf der Herstellung von komplexen Membranproteinen und der Charakterisierung dieser durch die Einbringung einer positionsspezifischen Fluoreszenzmarkierung verdeutlicht, wodurch neue M{\"o}glichkeiten f{\"u}r die Analyse und Funktionalisierung von komplexen Proteinen geschaffen wurden.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Fischbach2017,
  author    = {Fischbach, Jens},
  title     = {Isothermale Amplifikationsmethoden f{\"u}r den DNA- und Pyrophosphat-abh{\"a}ngigen Pathogennachweis},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-406072},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {viii, 125},
  year      = {2017},
  abstract  = {Hintergrund: Etablierte Protein- und Nukleins{\"a}ure-basierte Methoden f{\"u}r den spezifischen Pathogennachweis sind nur unter standardisierten Laborbedingungen von geschultem Personal durchf{\"u}hrbar und daher mit einem hohen Zeit- und Kostenaufwand verbunden. In der Nukleins{\"a}ure-basierten Diagnostik kann durch die Einf{\"u}hrung der isothermalen Amplifikation eine schnelle und kosteng{\"u}nstige Alternative zur Polymerase-Kettenreaktion (PCR) verwendet werden. Die Loop-mediated isothermal amplification (LAMP) bietet aufgrund der hohen Amplifikationseffizienz vielf{\"a}ltige Detektionsm{\"o}glichkeiten, die sowohl f{\"u}r Schnelltest- als auch f{\"u}r Monitoring-Anwendungen geeignet sind. Ein wesentliches Ziel dieser Arbeit war die Verbesserung der Anwendbarkeit der LAMP und die Entwicklung einer neuen Methode f{\"u}r den einfachen, schnellen und g{\"u}nstigen Nachweis von Pathogenen mittels alternativer DNA- oder Pyrophosphat-abh{\"a}ngiger Detektionsverfahren. Hier wurden zun{\"a}chst direkte und indirekte Detektionsmethoden untersucht und darauf aufbauend ein Verfahren entwickelt, mit dem neue Metallionen-abh{\"a}ngige Fluoreszenzfarbstoffe f{\"u}r die selektive Detektion von Pyrophosphat in der LAMP und anderen enzymatischen Reaktionen identifiziert werden k{\"o}nnen. Als Alternative f{\"u}r die DNA-basierte Detektion in der digitalen LAMP sollten die zuvor etablierten Farbstoffe f{\"u}r den Pyrophosphatnachweis in einer Emulsion getestet werden. Abschließend wurde ein neuer Reaktionsmechanismus f{\"u}r die effiziente Generierung hochmolekularer DNA unter isothermalen Bedingungen als Alternative zur LAMP entwickelt. Ergebnisse: F{\"u}r den Nachweis RNA- und DNA-basierter Phythopathogene konnte die Echtzeit- und Endpunktdetektion mit verschiedenen Farbstoffen in einem geschlossenen System etabliert werden. Hier wurde Berberin als DNA-interkalierender Fluoreszenzfarbstoff mit vergleichbarer Sensitivit{\"a}t zu SYBR Green und EvaGreen erfolgreich in der LAMP mit Echtzeitdetektion eingesetzt. Ein Vorteil von Berberin gegen{\"u}ber den anderen Farbstoffen ist die Toleranz der DNA-Polymerase auch bei hohen Farbstoffkonzentrationen. Berberin kann daher auch in der geschlossenen LAMP-Reaktion ohne zus{\"a}tzliche Anpassung der Reaktionsbedingungen f{\"u}r die Endpunktdetektion verwendet werden. Dar{\"u}ber hinaus konnte Hydroxynaphtholblau (HNB), das f{\"u}r den kolorimetrischen Endpunktnachweis bekannt ist, erstmals auch f{\"u}r die fluorimetrische Detektion der LAMP in Echtzeit eingesetzt werden. Zus{\"a}tzlich konnten in der Arbeit weitere Metallionen-abh{\"a}ngige Farbstoffe zur indirekten Detektion der LAMP {\"u}ber das Pyrophosphat identifiziert werden. Daf{\"u}r wurde eine iterative Methode entwickelt, mit der potenzielle Farbstoffe hinsichtlich ihrer Enzymkompatibilit{\"a}t und ihrer spektralen Eigenschaften bei An- oder Abwesenheit von Manganionen selektiert werden k{\"o}nnen. Mithilfe eines kombinatorischen Screenings im Mikrotiterplattenformat konnte die komplexe Konzentrationsabh{\"a}ngigkeit zwischen den einzelnen Komponenten f{\"u}r einen fluorimetrischen Verdr{\"a}ngungsnachweis untersucht werden. Durch die Visualisierung des Signal-Rausch-Verh{\"a}ltnis' als Intensit{\"a}tsmatrix (heatmap) konnten zun{\"a}chst Alizarinrot S und Tetrazyklin unter simulierten Reaktionsbedingungen selektiert werden. In der anschließenden enzymatischen LAMP-Reaktion konnte insbesondere Alizarinrot S als g{\"u}nstiger, nicht-toxischer und robuster Fluoreszenzfarbstoff identifiziert werden und zeigte eine Pyrophosphat-abh{\"a}ngige Zunahme der Fluoreszenzintensit{\"a}t. Die zuvor etablierten Farbstoffe (HNB, Calcein und Alizarinrot S) konnten anschließend erfolgreich f{\"u}r die indirekte, fluorimetrische Detektion von Pyrophosphat in einer LAMP-optimierten Emulsion eingesetzt werden. Die Stabilit{\"a}t und Homogenit{\"a}t der generierten Emulsion wurde durch den Zusatz des Emulgators Poloxamer 188 verbessert. Durch die fluoreszenzmikroskopische Analyse der Emulsion war eine eindeutige Diskriminierung der positiven und negativen Tr{\"o}pfchen vor allem bei Einsatz von Calcein und Alizarinrot S m{\"o}glich. Aufgrund des komplexen Primer-Designs und der hohen Wahrscheinlichkeit unspezifischer Amplifikation in der LAMP wurde eine neue Bst DNA-Polymerase-abh{\"a}ngige isothermale Amplifikationsreaktion entwickelt. Durch die Integration einer spezifischen Linkerstruktur (abasische Stelle oder Hexaethylenglykol) zwischen zwei Primersequenzen konnte ein bifunktioneller Primer die effiziente Regenerierung der Primerbindungsstellen gew{\"a}hrleisten. Der neue Primer induziert nach der spezifischen Hybridisierung auf dem Templat die R{\"u}ckfaltung zu einer Haarnadelstruktur und blockiert gleichzeitig die Polymeraseaktivit{\"a}t am Gegenstrang, wodurch eine autozyklische Amplifikation trotz konstanter Reaktionstemperatur m{\"o}glich ist. Die Effizienz der „Hinge-initiated Primer dependent Amplification" (HIP) konnte abschließend durch die Verk{\"u}rzung der Distanz zwischen einem modifizierten Hinge-Primer und einem PCR-{\"a}hnlichen Primer verbessert werden. Schlussfolgerung: Die LAMP hat sich aufgrund der hohen Robustheit und Effizienz zu einer leistungsf{\"a}higen Alternative f{\"u}r die klassische PCR in der molekularbiologischen Diagnostik entwickelt. Unterschiedliche Detektionsverfahren verbessern die Leistungsf{\"a}higkeit der qualitativen und quantitativen LAMP f{\"u}r die Feldanwendungen und f{\"u}r die Diagnostik, da die neuen DNA- und Pyrophosphat-abh{\"a}ngigen Nachweismethoden in einer geschlossenen Reaktion eingesetzt werden k{\"o}nnen und so eine einfache Pathogendiagnostik erm{\"o}glichen. Die gezeigten Methoden k{\"o}nnen dar{\"u}ber hinaus zu einer Kostensenkung und Zeitersparnis gegen{\"u}ber den herk{\"o}mmlichen Methoden beitragen. Ein attraktives Ziel stellt die Weiterentwicklung der HIP f{\"u}r den Pathogennachweis als Alternative zur LAMP dar. Hierbei k{\"o}nnen die neuen LAMP-Detektionsverfahren ebenfalls Anwendung finden. Die Verwendung von Bst DNA-Polymerase-abh{\"a}ngigen Reaktionen erm{\"o}glicht dar{\"u}ber hinaus die Integration einer robusten isothermalen Amplifikation in mikrofluidische Systeme. Durch die Kombination der Probenvorbereitung, Amplifikation und Detektion sind zuk{\"u}nftige Anwendungen mit kurzer Analysezeit und geringem apparativen Aufwand insbesondere in der Pathogendiagnostik m{\"o}glich.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schwonbeck2004,
  author    = {Schwonbeck, Susanne},
  title     = {Analyse von Single Nucleotide Polymorphisms an Glas-Oberfl{\"a}chen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0001853},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2004},
  abstract  = {Ziel der vorliegenden Arbeit war die Entwicklung einer SNP-Genotypisierungsmethode mit auf Mikroarrays immobilisierten PCR-Produkten. F{\"u}r die Analyse wurde ein faseroptischer Affinit{\"a}tssensor bzw. ein Durchfluss-Biochip-Scanner mit integrierter Fluoreszenzdetektion verwendet. An den immobilisierten Analyten (PCR-Produkten) wurde eine Fluoreszenzoligonukleotidsonde hybridisiert und anschließend die Dissoziation der Sonde im Fluss verfolgt. Die Diskriminierung von Wildtyp- und Mutanten-DNA erfolgte durch die kinetische Auswertung der Dissoziationskurven sowie durch die Analyse der Fluoreszenzintensit{\"a}t. Die Versuche am faseroptischen Affinit{\"a}tssensor zeigten, dass DNA-DNA-Hybride sowohl von Oligonukleotiden als auch von PCR-Produkten ein typisches Dissoziationsverhalten aufweisen, wobei fehlgepaarte Hybride eine signifikant schnellere Dissoziation zeigen als perfekt passende Hybride. Dieser Geschwindigkeitsunterschied l{\"a}sst sich durch den Vergleich der jeweiligen kinetischen Geschwindigkeitskonstanten kD quantitativ erfassen. Da die Kopplung des Analyten an der Chipoberfl{\"a}che sowie die Hybridisierungs- und Dissoziationsparameter essentiell f{\"u}r die Methodenentwicklung war, wurden die Parameter f{\"u}r ein optimales Spotting und die Immobilisierung von PCR-Produkten ermittelt. Getestet wurden die affine Kopplung von biotinylierten PCR-Produkten an Streptavidin-, Avidin- und NeutrAvidin-Oberfl{\"a}chen sowie die kovalente Bindung von phosphorylierten Amplifikaten mit der EDC/Methylimidazol-Methode. Die besten Ergebnisse sowohl in Spotform und -homogenit{\"a}t als auch im Signal/Rausch-Verh{\"a}ltnis wurden an NeutrAvidin-Oberfl{\"a}chen erreicht. F{\"u}r die Etablierung der Mikroarray-Genotypisierungsmethode durch kinetische Analyse nach einem Hybridisierungsexperiment wurden Sondenl{\"a}nge, Puffersystem, Spotting-Konzentration des Analyten sowie Temperatur optimiert. Das Analysensystem erlaubte es, PCR-Produkte mit einer Konzentration von 250 ng/µl in einem HEPES-EDTA-NaCl-Puffer auf mit NeutrAvidin beschichtete Glastr{\"a}ger zu spotten. In den anschließenden Hybridisierungs- und Dissoziationsexperimenten bei 30 °C konnte die Diskriminierung von homocygoter Wildtyp- und homocygoter Mutanten- sowie heterocygoter DNA am Beispiel von Oligonukleotid-Hybriden erreicht werden. In einer Gruppe von 24 homocygoten Patienten wurde ein Polymorphismus im SULT1A1-Gen analysiert. Sowohl durch kinetische Auswertung als auch mit der Analyse der Fluoreszenzintensit{\"a}t wurde der Genotyp der Proben identifiziert. Die Ergebnisse wurden mit dem Referenzverfahren, der Restriktionschnittstellenanalyse (PCR-RFLP) validiert. Lediglich ein Genotyp wurde falsch bestimmt, die Genauigkeit lag bei 96\%. In einer Gruppe von 44 Patienten wurde der Genotyp eines SNP in der Adiponectin-Promotor-Region untersucht. Nach Vergleich der Analysenergebnisse mit denen eines Referenzverfahrens konnten lediglich 14 der untersuchten Genotypen best{\"a}tigt werden. Ursache f{\"u}r die unzureichende Genauigkeit der Methode war vor allem das schlechte Signal/Rausch-Verh{\"a}ltnis. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass das in dieser Arbeit entwickelte Analysesystem f{\"u}r die Genotypisierung von Einzelpunktmutationen geeignet ist, homocygote Patientenproben zuverl{\"a}ssig zu analysieren. Prinzipiell ist das auch bei heterocygoter DNA m{\"o}glich. Da nach aktuellem Kenntnisstand eine SNP-Analysemethode an immobilisierten PCR-Produkten noch nicht ver{\"o}ffentlicht wurde, stellt das hier entwickelte Verfahren eine Alternative zu bisher bekannten Mikroarray-Verfahren dar. Als besonders vorteilhaft erweist sich der reverse Ansatz der Methode. Der hier vorgestellte Ansatz ist eine kosteng{\"u}nstigere und weniger hoch dimensionierte L{\"o}sung f{\"u}r Fragestellungen beispielsweise in der Ern{\"a}hrungswissenschaft, bei denen meist eine mittlere Anzahl Patienten auf nur einige wenige SNPs zu untersuchen ist. Wenn es gelingt, durch die Weiterentwicklung der Hardware bzw. weiterer Optimierung, eine Verbesserung des Signal/Rausch-Verh{\"a}ltnisses und damit die Diskriminierung von heterocygoter DNA zu erreichen, kann diese Methode zuk{\"u}nftig bei der Analyse von mittelgroßen Patientengruppen alternativ zu anderen Genotypisierungsmethoden verwendet werden.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Steffen2005,
  author    = {Steffen, Jenny},
  title     = {Transkription von Markergenen an immbolisierten Nukleins{\"a}uren},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-10282},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2005},
  abstract  = {Die Etablierung der Transkription von kompletten Genen auf planaren Oberfl{\"a}chen soll eine Verbindung zwischen der Mikroarraytechnologie und der Transkriptomforschung herstellen. Dar{\"u}ber hinaus kann mit diesem Verfahren ein Br{\"u}ckenschlag zwischen der Synthese der Gene und ihrer kodierenden Proteine auf einer Oberfl{\"a}che erfolgen. Alle transkribierten RNAs wurden mittels RT-PCR in cDNA umgeschrieben und in einer genspezifischen PCR amplifiziert. Die PCR-Produkte wurden hierf{\"u}r entweder per Hand oder maschinell auf die Oberfl{\"a}che transferiert. {\"U}ber eine Oberfl{\"a}chen-PCR war es m{\"o}glich, die Gensequenz des Reportergens EGFP direkt auf der Oberfl{\"a}che zu synthetisieren und anschließend zu transkribieren. Somit war eine Transkription mit weniger als 1 ng an Matrize m{\"o}glich. Der Vorteil einer Oberfl{\"a}chen-Transkription gegen{\"u}ber der in L{\"o}sung liegt in der mehrfachen Verwendung der immobilisierten Matrize, wie sie in dieser Arbeit dreimal erfolgreich absolviert wurde. Die Oberfl{\"a}chen-Translation des EGFP-Gens konnte ebenfalls zweimal an einer immobilisierten Matrize gezeigt werden, wobei Zweifel {\"u}ber eine echte Festphasen-Translation nicht ausger{\"a}umt werden konnten. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass die Transkription und Translation von immobilisierten Gensequenzen auf planaren Oberfl{\"a}chen m{\"o}glich ist, wof{\"u}r die linearen Matrizen direkt auf der Oberfl{\"a}che synthetisiert werden k{\"o}nnen.},
  subject      = {Immobilisierung},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Andresen2009,
  author    = {Andresen, Dennie},
  title     = {Entwicklung von Microarrays f{\"u}r die Multiparameteranalytik und Etablierung einer Multiplex-OnChip-PCR},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-39462},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2009},
  abstract  = {In der molekularen Diagnostik besteht ein Bedarf an schnellen und spezifischen Testsystemen, die entweder f{\"u}r die Labordiagnostik oder in Point of Care-Umgebungen eingesetzt werden k{\"o}nnen. Um dieses Ziel zu erreichen, stehen die Miniaturisierung und Parallelisierung im Mittelpunkt des Forschungsinteresses. Die f{\"u}hrende Methode im Bereich der DNA-Analytik ist derzeit die Realtime-PCR. Dieser Technologie sind hinsichtlich der Multiplexf{\"a}higkeit technologischen H{\"u}rden gesetzt, da derzeit nur eine Analyse von maximal vier Parametern parallel in einem Versuchsansatz erfolgen kann. Microarrays stellen hingegen die ben{\"o}tigten Voraussetzungen zur Verf{\"u}gung, um als Werkzeuge f{\"u}r die Multiparameteranalyse in verschiedensten Anwendungsbereichen zu dienen. Ein Schwerpunkt dieser Arbeit war es, Multiplex-PCRs und diagnostische Microarrays zu entwickeln, die f{\"u}r analytische Fragestellungen eine schnelle und zuverl{\"a}ssige Multiparameteranalytik erm{\"o}glichen, um die bisherigen Einschr{\"a}nkungen aktueller Nachweisverfahren zu vermeiden. Als Anwendungen wurden zum einen ein Nachweissystem f{\"u}r acht relevante Gefl{\"u}gelpathogene zur {\"U}berwachung in der Gefl{\"u}gelzucht, zum anderen ein Nachweissystem zur Identifikation potentiell allergener Lebensmittelinhaltstoffe entwickelt. Neben der Entwicklung geeigneter PCR und Multiplex-PCR-Verfahren sowie spezifischer Microarrays f{\"u}r die Detektion der gesuchten Zielsequenzen stand auch die weiterf{\"u}hrende Integration von DNA-Amplifikation und Microarray-Technologie im Fokus dieser Arbeit. Die OnChip-Amplifikation stellt eine M{\"o}glichkeit dar, um DNA-Analytik und Detektion in einem Reaktionsschritt zu integrieren. Entsprechend wurden die in der Arbeit entwickelten PCR- und Multiplex-PCR-Verfahren zum Nachweis potentieller allergener Lebensmittelinhaltsstoffe f{\"u}r die OnChip-Amplifikation adaptiert und Reaktionsbedingungen getestet, die eine Multiparameteranalyse auf dem Chip erm{\"o}glichen. Die entwickelten OnChip-PCR-Verfahren zeigten eine hohe Spezifit{\"a}t sowohl in Single- als auch in der Multiplex-OnChip-PCR. Eine Sensitivit{\"a}t von 10 Kopien bzw. <10ppm konnte in Single-OnChip-PCRs f{\"u}r den Nachweis allergener Lebensmittelinhaltsstoffe gezeigt werden. In Multiplex-OnChip-PCRs konnten 10-100ppm allergene Verunreinigungen spezifisch in unterschiedlichen Lebensmitteln nachgewiesen werden. Ein weiterer Schritt in Richtung einer m{\"o}glichen Verwendung im Point of Care-Bereich stellt der Einsatz eines isothermalen Amplifikationsverfahrens dar. Vorteil eines solchen Verfahrens ist die M{\"o}glichkeit, auf das ansonsten ben{\"o}tigte Thermocycling zu verzichten. Dies vereinfacht eine Integration der OnChip-Amplifikation in mobile Analyseger{\"a}te oder Lab on Chip-Systeme und qualifiziert das Verfahren f{\"u}r den Einsatz in Point of Care-Umgebungen. In dieser Arbeit wurde eine noch junge isothermale Amplifikationsmethode, die helikase-abh{\"a}ngige Amplifikation (HDA), hinsichtlich ihrer Eignung f{\"u}r die Integration auf einem Microarray getestet. Hierf{\"u}r konnte die bislang erste OnChip-HDA f{\"u}r Einzel- und Duplex-Nachweise von Pathogenen entwickelt werden.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Breitenstein2012,
  author    = {Breitenstein, Michael},
  title     = {Ortsaufgel{\"o}ster Aufbau von DNA-Nanostrukturen auf Glasoberfl{\"a}chen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-61857},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2012},
  abstract  = {Im Fokus dieser Arbeit stand der Aufbau einer auf DNA basierenden Nanostruktur. Der universelle Vier-Buchstaben-Code der DNA erm{\"o}glicht es, Bindungen auf molekularer Ebene zu adressieren. Die chemischen und physikalischen Eigenschaften der DNA pr{\"a}destinieren dieses Makromolek{\"u}l f{\"u}r den Einsatz und die Verwendung als Konstruktionselement zum Aufbau von Nanostrukturen. Das Ziel dieser Arbeit war das Aufspannen eines DNA-Stranges zwischen zwei Fixpunkten. Hierf{\"u}r war es notwendig, eine Methode zu entwickeln, welche es erm{\"o}glicht, Funktionsmolek{\"u}le als Ankerelemente ortsaufgel{\"o}st auf eine Oberfl{\"a}che zu deponieren. Das Deponieren dieser Molek{\"u}le sollte dabei im unteren Mikrometermaßstab erfolgen, um den Abmaßen der DNA und der angestrebten Nanostruktur gerecht zu werden. Das eigens f{\"u}r diese Aufgabe entwickelte Verfahren zum ortsaufgel{\"o}sten Deponieren von Funktionsmolek{\"u}len nutzt das Bindungspaar Biotin-Neutravidin. Mit Hilfe eines Rasterkraftmikroskops (AFM) wurde eine zu einem „Stift" umfunktionierte Rasterkraftmikroskopspitze so mit der zu deponierenden „Tinte" beladen, dass das Absetzen von Neutravidin im unteren Mikrometermaßstab m{\"o}glich war. Dieses Neutravidinmolek{\"u}l {\"u}bernahm die Funktion als Bindeglied zwischen der biotinylierten Glasoberfl{\"a}che und dem eigentlichen Adressmolek{\"u}l. Das somit generierte Neutravidin-Feld konnte dann mit einem biotinylierten Adressmolek{\"u}l durch Inkubation funktionalisiert werden. Namensgebend f{\"u}r dieses Verfahren war die M{\"o}glichkeit, Neutravidin mehrmals zu deponieren und zu adressieren. Somit ließ sich sequenziell ein Mehrkomponenten-Feld aufbauen. Die Einschr{\"a}nkung, mit einem AFM nur eine Substanz deponieren zu k{\"o}nnen, wurde so umgangen. Ferner mußten Ankerelemente geschaffen werden, um die DNA an definierten Punkten immobilisieren zu k{\"o}nnen. Die Bearbeitung der DNA erfolgte mit molekularbiologischen Methoden und zielte darauf ab, einen DNA-Strang zu generieren, welcher an seinen beiden Enden komplement{\"a}re Adressequenzen enth{\"a}lt, um gezielt mit den oberfl{\"a}chenst{\"a}ndigen Ankerelementen binden zu k{\"o}nnen. Entsprechend der Geometrie der mit dem AFM erzeugten Fixpunkte und den oligonukleotidvermittelten Adressen kommt es zur Ausbildung einer definierten DNA-Struktur. Mit Hilfe von fluoreszenzmikroskopischen Methoden wurde die aufgebaute DNA-Nanostruktur nachgewiesen. Der Nachweis der nanoskaligen Interaktion von DNA-bindenden Molek{\"u}len mit der generierten DNA-Struktur wurde durch die Bindung von PNA (peptide nucleic acid) an den DNA-Doppelstrang erbracht. Diese PNA-Bindung stellt ihrerseits ein funktionales Strukturelement im Nanometermaßstab dar und wird als Nanostrukturbaustein verstanden.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Marschan2005,
  author    = {Marschan, Xenia},
  title     = {Mikroarray-basierte Detektion von mRNA aus Zellen mittels On-Chip-PCR},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-5457},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2005},
  abstract  = {Bei konventionellen Mikroarray-Experimenten zur Genexpressionsanalyse wird fluoreszenz- oder radioaktiv-markierte cDNA oder RNA mit immobilisierten Proben hybridisiert. F{\"u}r ein gut detektierbares und auswertbares Ergebnis werden jedoch pro Array mindestens 15 - 20 \&\#181;g Hybridisierungstarget ben{\"o}tigt. Dazu m{\"u}ssen entweder 15 - 20 \&\#181;g RNA direkt durch Reverse Transkription in markierte cDNA umgeschrieben werden oder bei Vorhandensein von weniger Startmaterial die RNA amplifiziert werden (Standard- Affymetrix-Protokolle, Klur et al. 2004). Oft sind damit zeit- und kostenintensive Probenpr{\"a}parationen verbunden und das Ergebnis ist nicht immer reproduzierbar. Obwohl es inzwischen einige Protokolle gibt, die dieses Problem zu l{\"o}sen versuchen (Zhang et al. 2001, Iscove et al. 2002, McClintick et al. 2003, Stirewalt et al. 2004), eine optimale, leicht handbare und reproduzierbare Methode gibt es weiterhin nicht, weshalb in dieser Arbeit ein weiterer L{\"o}sungsansatz gesucht wurde. In der vorgestellten Arbeit werden zwei einfache Methoden beschrieben, mit denen Gene aus geringen RNA-Mengen nachgewiesen werden k{\"o}nnen: erstens die On Chip- RT-PCR mit cDNA als Matrize und zweitens diese Methode als One-Step-Reaktion mit RNA als Matrize. Beide Methoden beruhen auf dem Prinzip der PCR an immobilisierten Primern auf einer Chipoberfl{\"a}che. Diese M{\"o}glichkeit der exponentiellen Amplifikation ist reproduzierbar und sensitiv. In Experimenten zur Etablierung des On-Chip-PCR-Systems wurden f{\"u}r die Immobilisierung der Primer verschiedene Kopplungsmethoden verwendet. Die affine Kopplung {\"u}ber Biotin- Streptavidin erwies sich als geeignet. Die On-Chip-Reaktion an kovalent gebundenen Primern wurde f{\"u}r amino-modifizierte Primer auf Epoxy-Oberfl{\"a}chen sowie f{\"u}r EDC-Kopplung auf silanisierten Oberfl{\"a}chen gezeigt. F{\"u}r die letztgenannte Methode wurde die On-Chip-PCR optimiert, dass Spottingkonzentrationen der Primer von 5 - 10\&\#181;M schon ausreichend sind. Der Einsatz von fluoreszenz-markierten Primern w{\"a}hrend der PCR erm{\"o}glicht eine unmittelbare Auswertung nach der Synthese ohne zus{\"a}tzliche Detektionsschritte. In dieser Arbeit konnte außerdem mit der vorgestellten Methode der simultane Nachweis zweier Gene gezeigt werden. Die Methode kann noch als Multiplex-Analyse ausgebaut werden, um so mehrere Gene in gleichzeitig einem Ansatz nachweisen zu k{\"o}nnen. Die Ergebnisse der Versuche mit Matrizen aus unterschiedlichen Zelltypen deuten darauf hin, dass die On-Chip-RT-PCR eine weitere optimale Methode f{\"u}r den Nachweis von gering exprimierten Genen bietet.},
  subject      = {Polymerase-Kettenreaktion},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schmidt2003,
  author    = {Schmidt, Peter Michael},
  title     = {Aktivit{\"a}tsmessung auf nukleins{\"a}uremodifizierten Oberfl{\"a}chen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0000797},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2003},
  abstract  = {Im Bereich der medizinischen Diagnostik spielen DNA-Chips eine immer wichtigere Rolle. Dabei werden Glas- oder Silikon-Oberfl{\"a}chen mit Tausenden von einzelstr{\"a}ngigen DNA-Fragmenten, sog. Sonden, best{\"u}ckt, die mit den passenden DNA-Fragmenten in der zugef{\"u}gten Patientenprobe verschmelzen. Die Auswertung solcher Messungen liefert die Diagnose f{\"u}r Krankheiten wie z.B. Krebs, Alzheimer oder f{\"u}r den Nachweis pathogener Erreger. Durch fortschreitende Miniaturisierung dieser Meßsysteme k{\"o}nnen bis zu 40.000 Genfragmente des Menschen in einer einzigen Messung analysiert werden. Neben den DNA-Fragmenten k{\"o}nnen Bio-Chips auch f{\"u}r andere biologische Komponenten wie Antik{\"o}rper und Proteine eingesetzt werden, wobei bei letzteren neben der Bindung auch die Aktivit{\"a}t ein wichtiger Diagnoseparamter ist. Am Fraunhofer-Institut f{\"u}r medizinische Technik und am Lehrstuhl f{\"u}r Analytische Biochemie der Universit{\"a}t Potsdam wurden im Rahmen einer Doktorarbeit Methoden entwickelt, die es erm{\"o}glichen auf nukleins{\"a}uremodifizierten Sensoroberfl{\"a}chen die Aktivit{\"a}t von Proteinen zu messen. Es wurden Nukleins{\"a}uren auf Oberfl{\"a}chen optischer Sensoren verankert. Diese fungierten als Rezeptor f{\"u}r die Proteine sowie auch als Substrat f{\"u}r Restriktionsenzyme, die Nukleins{\"a}uren schneiden und Polymerasen, die Nukleins{\"a}uren synthetisieren und verl{\"a}ngern k{\"o}nnen. Seine Anwendung fand diese Messmethode in der Messung der Aktivit{\"a}t des Proteins Telomerase, das in 90\% aller Tumore erh{\"o}hte Aktivit{\"a}t gegen{\"u}ber gesunden Zellen aufweist. Die Vorteile dieses neuen Assays gegen{\"u}ber {\"a}lteren Methoden liegt im Verzicht auf radioaktiv-markierten Komponenten und einer deutlich verk{\"u}rzten Analysezeit. Die Arbeit schliesst mit einem funktionsf{\"a}higen Nachweis der Telomeraseaktivit{\"a}t im Zellextrakt von gesunden und kranken Zellen. Der direkte Einfluß von Hemmstoffen auf die Aktivit{\"a}t konnte sichtbar gemacht werden, und steht daher bei der Entwicklung neuer Tumor-Diagnostika und Therapeutika zur Verf{\"u}gung.},
  language  = {de}
}
@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{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{Buechner2014,
  author    = {B{\"u}chner, Kerstin},
  title     = {Modifizierung und Charakterisierung von Wellenleitermaterialien f{\"u}r Biosensoranwendungen},
  pages     = {129},
  year      = {2014},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Connor2016,
  author    = {Connor, Daniel Oliver},
  title     = {Identifikation und Charakterisierung neuer immunogener Proteine und anschließende Generierung rekombinanter Antik{\"o}rper mittels Phage Display},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-104120},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {VII, 112, lv Seiten},
  year      = {2016},
  abstract  = {Seit der Einf{\"u}hrung von Antibiotika in die medizinische Behandlung von bakteriellen Infektionskrankheiten existiert ein Wettlauf zwischen der Evolution von Bakterienresistenzen und der Entwicklung wirksamer Antibiotika. W{\"a}hrend bis in die 80er Jahre verst{\"a}rkt an neuen Antibiotika geforscht wurde, gewinnen multiresistente Keime heute zunehmend die Oberhand. Um einzelne Pathogene erfolgreich nachzuweisen und zu bek{\"a}mpfen, ist ein grundlegendes Wissen {\"u}ber den Erreger unumg{\"a}nglich. Bakterielle Proteine, die bei einer Infektion vorrangig vom Immunsystem prozessiert und pr{\"a}sentiert werden, k{\"o}nnten f{\"u}r die Entwicklung von Impfstoffen oder gezielten Therapeutika n{\"u}tzlich sein. Auch f{\"u}r die Diagnostik w{\"a}ren diese immundominanten Proteine interessant. Allerdings herrscht ein Mangel an Wissen {\"u}ber spezifische Antigene vieler pathogener Bakterien, die eine eindeutige Diagnostik eines einzelnen Erregers erlauben w{\"u}rden. Daher wurden in dieser Arbeit vier verschiedene Humanpathogene mittels Phage Display untersucht: Neisseria gonorrhoeae, Neisseria meningitidis, Borrelia burgdorferi und Clostridium difficile. Hierf{\"u}r wurden aus der genomischen DNA der vier Erreger Bibliotheken konstruiert und durch wiederholte Selektion und Amplifikation, dem sogenannten Panning, immunogene Proteine isoliert. F{\"u}r alle Erreger bis auf C. difficile wurden immunogene Proteine aus den jeweiligen Bibliotheken isoliert. Die identifizierten Proteine von N. meningitidis und B. burgdorferi waren gr{\"o}ßtenteils bekannt, konnten aber in dieser Arbeit durch Phage Display verifiziert werden. F{\"u}r N. gonorrhoeae wurden 21 potentiell immunogene Oligopeptide isoliert, von denen sechs Proteine als neue zuvor unbeschriebene Proteine mit immunogenem Charakter identifiziert wurden. Von den Phagen-pr{\"a}sentierten Oligopeptide der 21 immunogenen Proteine wurden Epitopmappings mit verschiedenen polyklonalen Antik{\"o}rpern durchgef{\"u}hrt, um immunogene Bereiche n{\"a}her zu identifizieren und zu charakterisieren. Bei zehn Proteinen wurden lineare Epitope eindeutig mit drei polyklonalen Antik{\"o}rpern identifiziert, von f{\"u}nf weiteren Proteinen waren Epitope mit mindestens einem Antik{\"o}rper detektierbar. F{\"u}r eine weitere Charakterisierung der ermittelten Epitope wurden Alaninscans durchgef{\"u}hrt, die eine detaillierte Auskunft {\"u}ber kritische Aminos{\"a}uren f{\"u}r die Bindung des Antik{\"o}rpers an das Epitop geben. Ausgehend von dem neu identifizierten Protein mit immunogenem Charakter NGO1634 wurden 26 weitere Proteine aufgrund ihrer funktionellen {\"A}hnlichkeit ausgew{\"a}hlt und mithilfe bioinformatischer Analysen auf ihre Eignung zur Entwicklung einer diagnostischen Anwendung analysiert. Durch Ausschluss der meisten Proteine aufgrund ihrer Lokalisation, Membrantopologie oder unspezifischen Proteinsequenz wurden scFv-Antik{\"o}rper gegen acht Proteine mittels Phage Display generiert und anschließend als scFv-Fc-Fusionsantik{\"o}rper produziert und charakterisiert. Die hier identifizierten Proteine und linearen Epitope k{\"o}nnten einen Ansatzpunkt f{\"u}r die Entwicklung einer diagnostischen oder therapeutischen Anwendung bieten. Lineare Epitopsequenzen werden h{\"a}ufig f{\"u}r die Impfstoffentwicklung eingesetzt, sodass vor allem die in dieser Arbeit bestimmten Epitope von Membranproteinen interessante Kandidaten f{\"u}r weitere Untersuchungen in diese Richtung sind. Durch weitere Untersuchungen k{\"o}nnten m{\"o}glicherweise unbekannte Virulenzfaktoren entdeckt werden, deren Inhibierung einen entscheidenden Einfluss auf Infektionen haben k{\"o}nnten.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Tanne2015,
  author    = {Tanne, Johannes},
  title     = {Direkter Elektronentransfer und Bioelektrokatalyse H{\"a}m-haltiger Redoxproteine und -enzyme an geladenen MWCNT-Polyanilin- Hybriden in elektrochemischen Biosensoren},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {112},
  year      = {2015},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Danckert2018,
  author    = {Danckert, Lena},
  title     = {Immunscreening Virulenz-adaptierter Expressionsbibliotheken aus einem in vitro Infektionsmodell mit Salmonella Enteritidis},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-421108},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {144},
  year      = {2018},
  abstract  = {Die Folgen einer lebensmittelbedingten Erkrankung sind zum Teil gravierend, insbesondere f{\"u}r Kinder und immunsupprimierte Menschen. Hierbei geh{\"o}ren Salmonella und Campylobacter zu den h{\"a}ufigsten Erregern, die verantwortlich f{\"u}r gastrointestinale Erkrankungen in Deutschland sind. Trotz umfassender Maßnahmen der EU zur Pr{\"a}vention und Bek{\"a}mpfung von Salmonellen in Gefl{\"u}gelbest{\"a}nden und der Lebensmittel-Industrie, wird von einem stagnierenden Trend von Infektionszahlen berichtet. Zoonose-Erreger wie Salmonellen k{\"o}nnen {\"u}ber Nutztiere in die Nahrungskette des Menschen gelangen, wodurch sich Infektionsherde schnell ausbreiten k{\"o}nnen. Dabei sind bestehende Pr{\"a}ventionsstrategien f{\"u}r Gefl{\"u}gel vorhanden, die aber nicht auf den Menschen {\"u}bertragbar sind. Folglich sind Diagnostik und Pr{\"a}vention in der Lebensmittelindustrie essentiell. Deshalb besteht ein hoher Bedarf f{\"u}r spezifische, sensitive und zuverl{\"a}ssige Nachweismethoden, die eine Point-of-care Diagnostik gew{\"a}hrleisten. Durch ein wachsendes Verst{\"a}ndnis der wirtsspezifischen Faktoren von S. enterica Serovaren kann die Entwicklung sowohl neuartiger diagnostischer Methoden, als auch neuartiger Therapien und Impfstoffe maßgeblich vorangetrieben werden. Infolgedessen wurde in dieser Arbeit ein infektions{\"a}hnliches in vitro Modell f{\"u}r S. Enteritidis etabliert und darauf basierend eine umfassende Untersuchung zur Identifizierung neuer Zielstrukturen f{\"u}r den Erreger durchgef{\"u}hrt. W{\"a}hrend einer Salmonellen-Infektion ist die erste zellul{\"a}re Barriere im Wirt die Epithelschicht. Dementsprechend wurde eine humane Zelllinie (CaCo 2, Darmepithel) f{\"u}r die Pathogen-Wirt-Studie ausgew{\"a}hlt. Das Salmonellen-Transkriptom und morphologische Eigenschaften der Epithelzellen wurden in verschiedenen Phasen der Salmonellen-Infektion untersucht und mit bereits gut beschriebenen Virulenzfaktoren und Beobachtungen in Bezug gesetzt. Durch dieses Infektionsmodell konnte ein spezifischer Ph{\"a}notyp f{\"u}r die intrazellul{\"a}ren Salmonellen in den Epithelzellen nachgewiesen werden. Zudem wurde aufgezeigt, dass bereits die Kultivierung in Fl{\"u}ssigmedium einen invasionsaktiven Zustand der Salmonellen erzeugt. Allerdings wurde durch die Kokultivierung mit Epithelzellen eine zus{\"a}tzliche Expression relevanter Gene induziert, um eine effiziente Adh{\"a}sion und Transmembran-Transport zu gew{\"a}hrleisten. Letzterer ist charakteristisch f{\"u}r die intrazellul{\"a}re Limitierung von N{\"a}hrstoffen und pr{\"a}gt den infektionsrelevanten Status. Unter Ber{\"u}cksichtigung dieser Faktoren ergab sich ein Ph{\"a}notyp, der eindeutig Mechanismen zur Wirtsadaptation und m{\"o}glicherweise auch Pathogenese aufzeigt. Die intrazellul{\"a}ren Bakterien m{\"u}ssen vom Wirt separiert werden, was ein wesentlicher Schritt f{\"u}r Pathogen-bestimmende Analysen ist. Hierbei wurde mithilfe einer Detergenz-basierten Lyse der eukaryotischen Zellmembran und differentieller Zentrifugation, der eukaryotische Eintrag minimal gehalten. Unter Verwendung der Virulenz-adaptierten Salmonellen wurden Untersuchungen in Hinblick auf die Identifizierung neuer Zielstrukturen f{\"u}r S. Enteritidis durchgef{\"u}hrt. Mithilfe eines immunologischen Screenings wurden neue potentielle Antigene entdeckt. Zu diesem Zweck wurden bakterielle cDNA-basierte Expressionsbibliotheken hergestellt, die durch eine vereinfachte Microarray-Anwendung ein Hochdurchsatzscreening von Proteinen als potentielle Binder erm{\"o}glichen. Folglich konnten neue unbeschriebene Proteine identifiziert werden, die sich durch eine Salmonella-Spezifit{\"a}t oder Membranst{\"a}ndigkeit auszeichnen. Ebenso wurde ein Vergleich der im Screening identifizierten Proteine mit der Regulation der kodierenden Gene im infektions{\"a}hnlichen Modell durchgef{\"u}hrt. Dabei wurde deutlich, dass die H{\"a}ufigkeit von Transkripten einen Einfluss auf die Verf{\"u}gbarkeit in der cDNA-Bibliothek und folglich auch auf die Expressionsbibliothek nimmt. Angesichts eines Ungleichgewichts zwischen der Gesamtzahl protein-kodierender Gene in S. Enteritidis zu m{\"o}glichen Klonen, die w{\"a}hrend des Microarray-Screenings untersucht werden k{\"o}nnen, besteht der Bedarf einer Anreicherung von Proteinen in der Expressionsbibliothek. Das infektions{\"a}hnliche Modell zeigte, dass nicht nur Virulenz-assoziierte, sondern auch Stress- und Metabolismus-relevante Gene hochreguliert werden. Durch die Konstruktion dieser spezifischen cDNA-Bibliotheken ist die Erkennung von charakteristischen molekularen Markern gegeben. Weiterhin wurden anhand der Transkriptomanalyse spezifisch hochregulierte Gene identifiziert, die relevant f{\"u}r das intrazellul{\"a}re {\"U}berleben von S. Enteritidis in humanen Epithelzellen sind. Hiervon wurden drei Gene n{\"a}her untersucht, indem ihr Einfluss im infektions{\"a}hnlichen Modell mittels entsprechender Gen-Knockout-St{\"a}mme analysiert wurde. Dabei wurde f{\"u}r eine dieser Mutanten ein reduziertes Wachstum in der sp{\"a}ten intrazellul{\"a}ren Phase nachgewiesen. Weiterf{\"u}hrende in vitro Analysen sind f{\"u}r die Charakterisierung des Knockout-Stamms notwendig, um den Einsatz als potenzielles Therapeutikum zu verifizieren. Zusammenfassend wurde ein in vitro Infektionsmodell f{\"u}r S. Enteritidis etabliert, wodurch neue Zielstrukturen des Erregers identifiziert wurden. Diese sind f{\"u}r diagnostische oder therapeutische Anwendungen interessant. Das Modell l{\"a}sst sich ebenso f{\"u}r andere intrazellul{\"a}re Pathogene {\"u}bertragen und gew{\"a}hrleistet eine zuverl{\"a}ssige Identifizierung von potentiellen Antigenen.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Roeser2012,
  author    = {R{\"o}ser, Claudia},
  title     = {Charakterisierung der Serotonin-Rezeptoren in den Speicheldr{\"u}sen von Calliphora vicina},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-61486},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2012},
  abstract  = {Die F{\"a}higkeit, mit anderen Zellen zu kommunizieren, ist eine grundlegende Eigenschaft aller lebenden Zellen und essentiell f{\"u}r die normale Funktionsweise vielzelliger Organismen. Die Speicheldr{\"u}sen der Schmeißfliege Calliphora vicina bilden ein ausgezeichnetes physiologisches Modellsystem um zellul{\"a}re Signaltransduktionsprozesse an einem intakten Organ zu untersuchen. Die Speichelsekretion wird dabei hormonell durch das biogene Amin Serotonin (5-Hydroxytryptamin; 5-HT) reguliert. 5-HT aktiviert in den sekretorischen Zellen der Dr{\"u}sen {\"u}ber die Bindung an mindestens zwei membranst{\"a}ndige G-Protein gekoppelte Rezeptoren (GPCR) zwei separate Signalwege, den IP3/Ca2+- und den cAMP-Signalweg. Zur Identifizierung und Charakterisierung der 5-HT-Rezeptoren in den Speicheldr{\"u}sen von Calliphora wurden unter Anwendung verschiedener Klonierungsstrategien zwei cDNAs (Cv5-ht2α und Cv5-ht7) isoliert, die große {\"A}hnlichkeit zu 5-HT2- und 5-HT7-Rezeptoren aus S{\"a}ugetieren aufweisen. Die Hydropathieprofile der abgeleiteten Aminos{\"a}uresequenzen postulieren die f{\"u}r GPCRs charakteristische heptahelikale Architektur. Alle Aminos{\"a}uremotive, die f{\"u}r die Ligandenbindung, die Rezeptoraktivierung und die Kopplung an G-Proteine essentiell sind, liegen konserviert vor. Interessanterweise wurde f{\"u}r den Cv5-HT7-Rezeptor eine zus{\"a}tzliche hydrophobe Dom{\"a}ne im N Terminus vorhergesagt. Die Cv5-HT2α-mRNA liegt in zwei alternativ gespleißten Varianten vor. Mittels RT-PCR-Experimenten konnte die Expression beider Rezeptoren in Gehirn und Speicheldr{\"u}sen adulter Fliegen nachgewiesen werden. Ein Antiserum gegen den Cv5-HT7 Rezeptor markiert in den Speicheldr{\"u}sen die basolaterale Plasmamembran. Die Expression der Rezeptoren in einem heterologen System (HEK 293-Zellen) best{\"a}tigte diese als funktionelle 5-HT Rezeptoren. So f{\"u}hrte die Stimulation mit Serotonin f{\"u}r den Cv5-HT2α zu einer dosis-abh{\"a}ngigen Erh{\"o}hung der intrazellul{\"a}ren Ca2+ Konzentration ([Ca2+]i, EC50 = 24 nM). In Cv5-HT7-exprimierenden Zellen l{\"o}ste 5-HT dosisabh{\"a}ngig (EC50 = 4,1 nM) einen Anstieg der intrazellul{\"a}ren cAMP Konzentration ([cAMP]i) aus. F{\"u}r beide heterolog exprimierten Rezeptoren wurden pharmakologische Profile erstellt. Liganden, die eine Rezeptorsubtyp-spezifische Wirkung vermuten ließen, wurden daraufhin auf ihre Wirkung auf das transepitheliale Potential (TEP) intakter Speicheldr{\"u}senpr{\"a}parate getestet. Drei 5-HT-Rezeptoragonisten: AS 19, R-(+)-Lisurid und 5-Carboxamidotryptamin f{\"u}hrten zu einer cAMP-abh{\"a}ngigen Positivierung des TEP durch eine selektive Aktivierung der 5 HT7-Rezeptoren. Eine selektive Aktivierung des Ca2+-Signalweges durch den Cv5-HT2 Rezeptor ist mit Hilfe von 5-Methoxytryptamin m{\"o}glich. Dagegen konnte Clozapin im TEP als selektiver Cv5-HT7-Rezeptorantagonist best{\"a}tigt werden. Die Kombination eines molekularen Ansatzes mit physiologischen Messungen erm{\"o}glichte somit die Identifikation selektiver Liganden f{\"u}r 5-HT2- bzw. 5-HT7-Rezeptoren aus Calliphora vicina. Dies erm{\"o}glicht zuk{\"u}nftig eine separate Aktivierung der 5-HT-gesteuerten Signalwege und erleichtert dadurch die weitere Erforschung der intrazellul{\"a}ren Signalwege und ihrer Wechselwirkungen.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schumann2008,
  author    = {Schumann, Silvia},
  title     = {Funktionelle Charakterisierung von prokaryotischen und eukaryotischen Molybdoflavoenzymen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-43427},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2008},
  abstract  = {Die Xanthin-Dehydrogenase aus Rhodobacter capsulatus ist ein cytoplasmatisches Enzym, welches ein (αβ)₂ Heterotetramer mit einer Gr{\"o}ße von 275 kDa bildet. Die drei Kofaktoren (Moco, 2[2Fe2S], FAD) sind auf zwei unterschiedlichen Polypeptidketten gebunden. So sind die beiden spektroskopisch unterscheidbaren Eisen-Schwefel-Zentren und das FAD in der XdhA-Untereinheit und der Moco in der XdhB-Untereinheit gebunden. Im ersten Teil dieser Arbeit sollte untersucht werden, warum die R. capsulatus XDH ein Dimer bildet und ob ein intramolekularer Elektronentransfer existiert. Daf{\"u}r wurde eine chim{\"a}re XDH-Variante [(α)₂(β₁wt/β₂E730A)] erzeugt, welche eine aktive und eine inaktive XdhB-Untereinheit tr{\"a}gt. Mit Hilfe von Reduktionsspektren sowie mit der Bestimmung der kinetischen Parameter f{\"u}r die Substrate Xanthin und NAD+ konnte gezeigt werden, dass die chim{\"a}re XDH-Variante katalytisch halb so aktiv war, wie der auf gleiche Weise gereinigte XDH-Wildtyp. Dies verdeutlicht, dass die noch aktive Untereinheit der Chim{\"a}ren selbstst{\"a}ndig und unabh{\"a}ngig Substrat binden und hydroxylieren kann und ein intramolekularer Elektronentransfer zwischen den beiden XdhB-Untereinheiten nicht stattfindet. Ein weiteres Ziel war die funktionelle Charakterisierung der Mus musculus AOX1 sowie der humanen AOX1 hinsichtlich ihrer Substratspezifit{\"a}ten und ihrer biophysikalischen Eigenschaften sowie der Charakterisierung der konservierten Aminos{\"a}uren im aktiven Zentrum der mAOX1. Da bislang noch kein heterologes Expressionssystem f{\"u}r ein aktives und stabiles rekombinantes AO-Protein existierte, wurde ein E. coli Expressionssystem mit der gleichzeitigen Expression der entsprechenden Mocosulfurase f{\"u}r mAOX1 und hAOX1 in dieser Arbeit etabliert. Mit Hilfe dieser Koexpression konnte die Aktivit{\"a}t der rekombinanten mAOX1 um 50 \% gesteigert werden, wenn gleich auch der sulfurierte Moco-Anteil nur 20 \% betrug. Um die konservierten Aminos{\"a}uren im aktiven Zentrum hinsichtlich ihrer Funktion der Substratbindung zu charakterisieren, wurden folgende Varianten erzeugt: V806E, M884R, V806/M884R sowie E1265Q. Mit Hilfe von kinetischen Substratuntersuchungen konnte gezeigt werden, dass die beiden Aminos{\"a}uren Val806 und Met884 f{\"u}r die Erkennung und die Stabilisierung von Aldehyden und N-Heterozyklen essentiell sind. Ein Austausch dieser beiden gegen Glutamat bzw. Arginin (wie bei R. capsulatus XDH) zeigte jedoch keine Xanthin- oder Hypoxanthinumsetzung. F{\"u}r das Glu1265 wurde ebenfalls die Rolle als die Katalyse initiierende Aminos{\"a}ure belegt.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Scherling2009,
  author    = {Scherling, Christian},
  title     = {Environmental Metabolomics - Metabolomische Studien zu Biodiversit{\"a}t, ph{\"a}notypischer Plastizit{\"a}t und biotischen Wechselwirkungen von Pflanzen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-32411},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2009},
  abstract  = {Ein genereller Ansatz zur Charakterisierung von biologischen Systemen bietet die Untersuchung des Metaboloms, dessen Analyse als „Metabolomics" bezeichnet wird. "Omics"- Technologien haben das Ziel, ohne Selektionskriterien m{\"o}glichst alle Bestandteile einer biologischen Probe zu detektieren (identifizieren und quantifizieren), um daraus R{\"u}ckschl{\"u}sse auf nicht vorhersehbare und somit neuartige Korrelationen in biologischen Systemen zu ziehen. Ein zentrales Dogma in der Biologie besteht in der Kausalit{\"a}t zwischen Gen - Enzym - Metabolite. Perturbationen auf einer Ebene rufen systemische Antworten hervor, die in einem ver{\"a}nderten Ph{\"a}notyp m{\"u}nden k{\"o}nnen. Metabolite sind die Endprodukte von zellul{\"a}ren regulatorischen Prozessen, deren Abundanz durch die Resonanz auf genetische Modifikationen oder Umwelteinfl{\"u}sse zur{\"u}ckzuf{\"u}hren ist. Zudem repr{\"a}sentieren Metabolite ultimativ den Ph{\"a}notyp eines Organismus und haben die F{\"a}higkeit als Biomarker zu fungieren. Die integrale Analyse verschiedenster Stoffwechselwegen wie Krebszyklus, Pentosephosphatzyklus oder Calvinzyklus offeriert die Identifikation von metabolischen Mustern. In dieser Arbeit wurden sowohl das targeted Profiling via GC-TOF-MS als auch das untargeted Profiling via GC-TOF-MS und LC-FT-MS als analytische Strategien genutzt, um biologische Systeme anhand ihrer Metabolite zu charakterisieren und um physiologische Muster als Resonanz auf endogene oder exogene Stimuli zu erkennen. Dabei standen die metabolische, ph{\"a}notypische und genotypische Plastizit{\"a}t von Pflanzen im Fokus der Untersuchungen. Metabolische Varianzen eines Ph{\"a}notyps reflektieren die genotyp-abh{\"a}ngige Resonanz des Organismus auf umweltbedingte Parameter (abiotischer und biotischer Stress, Entwicklung) und k{\"o}nnen mit sensitiven Metabolite Profiling Methoden determiniert werden. Diese Anwendungen haben unter anderem auch zum Begriff des „Environmental Metabolomics" gef{\"u}hrt. In Kapitel 2 wurde der Einfluss biotischer Interaktionen von endophytischen Bakterien auf den Metabolismus von Pappelklonen untersucht; Kapitel 3 betrachtet die metabolische Plastizit{\"a}t von Pflanzen im Freiland auf ver{\"a}nderte biotische Interaktionsmuster (Konkurrenz/Diversit{\"a}t/Artenzusammensetzung); Abschließend wurde in Kapitel 4 der Einfluss von spezifischen genetischen Modifikationen an Peroxisomen und den daraus resultierenden ver{\"a}nderten metabolischen Fluss der Photorespiration dargestellt. Aufgrund der sensitiven Analyse- Technik konnten metabolische Ph{\"a}notypen, die nicht zwingend in einen morphologischen Ph{\"a}notyp m{\"u}ndeten, in drei biologischen Systemen identifiziert und in einen stoffwechselphysiologischen Kontext gestellt werden. Die drei untersuchten biologischen Systeme - in vitro- Pappeln, Gr{\"u}nland- Arten (Arrhenatherion-Gesellschaft) und der Modellorganismus (Arabidopsis) - belegten anschaulich die Plastizit{\"a}t des Metabolismus der Arten, welche durch endogene oder exogene Faktoren erzeugt wurden.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Pfluger2007,
  author    = {Pfluger, Paul Thomas},
  title     = {Der Metabolismus der Tocopherole und Tocotrienole},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-16011},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2007},
  abstract  = {Vitamin E ist der {\"U}berbegriff f{\"u}r 4 Tocopherole (α, β, γ und δ) sowie 4 Tocotrienole (α, β, γ und δ), die als gemeinsames Merkmal ein Chromanolringsystem sowie eine ges{\"a}ttigte (Tocopherole) bzw. unges{\"a}ttigte (Tocotrienole) Seitenkette aufweisen. Neben ihrer antioxidativen Wirkung (Schutz von Membranen vor Lipidperoxidaton) konnten f{\"u}r einige Vitamin E - Formen auch eine Reihe von hochspezifischen, nicht-antioxidativen Wirkungen in vitro nachgewiesen werden. Meist bleibt jedoch unklar, ob ein solcher Effekt auch in vivo, also im Tiermodel oder direkt im Menschen, gefunden werden kann. In erster Linie m{\"u}sste hierbei gekl{\"a}rt werden, ob die jeweilige Vitamin E - Form auch bioverf{\"u}gbar, also in f{\"u}r eine Wirkung ausreichender Konzentration im Organismus vorhanden ist, oder aber vorher eliminiert und ausgeschieden wird. In dieser Doktorarbeit wurden deshalb wichtige Grundlagen zum Abbau der Tocopherole und Tocotrienole erarbeitet. • In HepG2-Zellen konnte der Abbau der Tocotrienole mit Hilfe fl{\"u}ssig- sowie gaschromatographischer Analysemethoden vollst{\"a}ndig aufgekl{\"a}rt werden. Wie sich hierbei ergab, verl{\"a}uft der Abbau weitgehend in Analogie zum Abbau der Tocopherole {\"u}ber eine durch Cytochrom P450 katalysierte initiale ω-Hydroxylierung mit 5 nachfolgenden β-Oxidationsschritten. • In vitro konnten in HepG2 - Zellen die Abbauraten der verschiedenen Vitamin E - Formen bestimmt werden. Dies nahmen in folgender Reihenfolge zu: α-Tocopherol < γ-Tocopherol < α-Tocotrienol < γ-Tocotrienol. • Wie sich mit Hilfe eines mit Cytochrom P450 hochangereicherten Homogenats aus Rattenlebern ergab, stellt die initiale ω-Hydroxylierung einen geschwindigkeitsbestimmenden Schritt des Abbaus dar: α-Tocopherol wurde weit langsamer hydroxyliert als alle anderen Vitamin E - Formen. • Der unterschiedliche Abbau von α-Tocopherol und γ-Tocotrienol konnte auch im M{\"a}useversuch in vivo best{\"a}tigt werden. Nach F{\"u}tterung von M{\"a}usen mit α-Tocopherol wurden nur geringe Mengen von α-Tocopherolmetaboliten im Urin der M{\"a}use gefunden, w{\"a}hrend nach Applikation von γ-Tocotrienol hohe Konzentrationen der γ-Tocotrienolmetabolite nachgewiesen wurden. In Plasma und Leber wiederum wurden (dem Futtergehalt entsprechende) hohe α-Tocopherolkonzentrationen entdeckt, w{\"a}hrend γ-Tocotrienol selbst nach hoher Gabe nicht oder nur in Spuren nachweisbar war. In HepG2 - Zellen konnte gezeigt werden, dass γ-Tocotrienol eine cytotoxische Wirkung auf die Hepatocarcinoma-Zelllinie HepG2 entfalten kann, indem durch die Aktivierung der proteolytischen Caspase 3 die Induktion des programmierten Zelltodes (Apoptose) ausgel{\"o}st wird. Abschliessend l{\"a}sst sich festhalten, dass der K{\"o}rper lediglich das nat{\"u}rliche α-Tocopherol vor dem Abbau bewahrt, die anderen Vitamin E - Formen jedoch als Fremdstoffe behandelt und rapide ausscheidet. Als doppelter Schutz vor Verlust des "wertvollen" α-Tocopherol dienen hierbei das α-Tocopherol Transfer Protein sowie die in dieser Arbeit gefundenen Unterschiede im ersten Schritt des Abbaus, der Cytochrom P450 - katalysierten ω-Hydroxylierung. Beides erkl{\"a}rt die bevorzugte Retention von α-Tocopherol im Organsimus und seine hohe Bioaktivit{\"a}t. Will man deshalb in vitro Ergebnisse anderer Vitamin E - Formen auf die in vivo Situation {\"u}bertragen, muss man die geringe Bioverf{\"u}gbarkeit dieser Substanzen ber{\"u}cksichtigen.},
  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}
}