@phdthesis{Liebrich2015,
  author    = {Liebrich, Marietta},
  title     = {Einfluss von Prozessoptimierungen auf die mikrobielle Diversit{\"a}t und die Effizienz der Gasbildung in Co-Verg{\"a}rungsanlagen der Abfallwirtschaft},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-91066},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {VII, 102},
  year      = {2015},
  abstract  = {Im Hinblick auf die Problematik der Umweltverschmutzung durch die Nutzung fossiler Brennstoffe ist es n{\"o}tig, eine langfristig stabile und umweltfreundliche Energieversorgung zu gew{\"a}hrleisten. Eine M{\"o}glichkeit, den Energiebedarf CO2-neutral zu decken, ist die Nutzung von Biogas. Hierbei spielt der Einsatz von biogenen Reststoffen, die durch einen hohen Anteil an Kohlenhydraten, Fetten und Proteinen gekennzeichnet sind und daher ein hohes Biogaspotential besitzen, eine wichtige Rolle. Voraussetzung f{\"u}r die Effizienz und Rentabilit{\"a}t solcher Anlagen ist u. a. ein stabiler Gasbildungsprozess. Da bisher noch nicht alle Aspekte der Biogasbildung vollst{\"a}ndig verstanden sind, werden die Anlagen oft nicht optimal ausgelastet, um Prozessst{\"o}rungen wie z. B. {\"U}bers{\"a}uerung zu vermeiden. Um dennoch auftretende Prozessst{\"o}rungen zu beheben, k{\"o}nnen unterschiedliche Maßnahmen durchgef{\"u}hrt werden. Neben der Senkung der Raumbelastung, ist es m{\"o}glich, den pH-Wert durch die Zugabe von Natronlauge oder Calciumoxid anzuheben. In der vorliegenden Arbeit wurden sowohl Prozessst{\"o}rungen als auch Prozessregenerierungen an einer großtechnischen Biogasanlage und in Laborversuchen untersucht. Dabei galt es, neben den physikalischen und chemischen Parametern, die mikrobielle Bioz{\"o}nose mit Hilfe des genetischen Fingerprintings zu charakterisieren und {\"A}nderungen zu detektieren. W{\"a}hrend der Prozessregenerierungen wurden nach der Zugabe von CaO Ver{\"a}nderungen des G{\"a}rrestes beobachtet. Es bildeten sich Pellets, die im Hinblick auf ihre Funktion f{\"u}r die Prozessregenerierung und die Prozessstabilit{\"a}t molekularbiologisch und mikroskopisch untersucht wurden. Es wurde weiterhin der Frage nachgegangen, welche Rolle die Mikroorganismen bei der Entstehung der Pellets spielen. Die vor allem aus Calcium und Fetts{\"a}uren bestehenden Pellets dienten als Aufwuchsfl{\"a}chen f{\"u}r verschiedene Mikroorganismen. Die Bildung von Biofilmen, wie sie auf und in den Pellets nachgewiesen wurde, bot f{\"u}r Mikroorganismen einen Schutz vor negativen Umwelteinfl{\"u}ssen wie z. B. hohe Propions{\"a}urekonzentrationen. Unter diesen g{\"u}nstigen Bedingungen war die Bildung von Biogas auch unter hohen Wasserstoffpartialdr{\"u}cken, die den Abbau von Propions{\"a}ure hemmten, m{\"o}glich. Als Indikator f{\"u}r bessere Lebensbedingungen wurde im Laborversuch ein Methanoculleus receptaculi-verwandter Organismus identifiziert. Dieses methanogene Archaeon wurde im Pellet nachgewiesen, w{\"a}hrend es im G{\"a}rrest erst nach der Prozessregenerierung detektiert wurde. Der Nachweis eines im Vergleich zum umgebenden G{\"a}rrest h{\"o}heren Anteils an Archaeen im Kern der Pellets sowie von Biofilmen/EPS, verschiedenen Phosphatsalzen und schwerl{\"o}slichen Calciumsalzen zeigte, dass sowohl Pr{\"a}zipitation und Adsorption als auch Degradation von LCFA dazu f{\"u}hren, dass deren Konzentration im fl{\"u}ssigen G{\"a}rrest gesenkt wird. Dadurch nimmt die Hemmung auf die Bioz{\"o}nose ab und die Biogasbildungsrate steigt. Daher ist der Abbau der Fetts{\"a}uren auch bei einem niedrigen pH-Wert und unter hohen Wasserstoffpartialdr{\"u}cken m{\"o}glich und der Biogasbildungsprozess ist langfristig stabil. Die Bildung von Pellets unterst{\"u}tzt die Prozessstabilit{\"a}t, sofern diese nicht zu groß werden und dann u. a. die Durchmischung behindern und den Ablauf verstopfen. Nach erfolgreicher Prozessstabilisierung wurden keine Pellets im G{\"a}rrest beobachtet. Der Abbau des organischen Materials wurde sowohl durch die steigende Calciumkonzentration als auch die steigende Gasproduktion angezeigt.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Reim2015,
  author    = {Reim, Tina},
  title     = {Biogene Aminrezeptoren bei der Honigbiene Apis mellifera},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-80982},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {viii, 106},
  year      = {2015},
  abstract  = {Die Honigbiene Apis mellifera zeigt innerhalb einer Kolonie eine an das Alter gekoppelte Arbeitsteilung. Junge Honigbienen versorgen die Brut (Ammenbienen), w{\"a}hrend {\"a}ltere Honigbienen (Sammlerinnen) außerhalb des Stocks Pollen und Nektar eintragen. Die biogenen Amine Octopamin und Tyramin sind an der Steuerung der Arbeitsteilung maßgeblich beteiligt. Sie interagieren mit Zielzellen {\"u}ber die Bindung an G Protein gekoppelte Rezeptoren. A. mellifera besitzt f{\"u}nf charakterisierte Octopaminrezeptoren (AmOctαR1, AmOctβR1-4), einen charakterisierten Tyraminrezeptor (AmTyr1) sowie einen weiteren putativen Tyraminrezeptor. In der vorliegenden Arbeit wurde dieser putative Aminrezeptor als zweiter Tyraminrezeptor (AmTyr2) identifiziert, lokalisiert und pharmakologisch charakterisiert. Die von der cDNA abgeleitete Aminos{\"a}uresequenz weist strukturelle Eigenschaften und konservierte Motive von G Protein gekoppelten Rezeptoren auf. Phylogenetisch ordnet sich der AmTyr2 Rezeptor bei den Tyramin 2 Rezeptoren anderer Insekten ein. Die funktionelle und pharmakologische Charakterisierung des putativen Tyraminrezeptors erfolgte in modifizierten HEK293 Zellen, die mit der Rezeptor cDNA transfiziert wurden. Die Applikation von Tyramin aktiviert Adenylylcyclasen in diesen Zellen und resultiert in einem Anstieg des intrazellul{\"a}ren cAMP Gehalts. Der AmTyr2 Rezeptor kann durch Tyramin in nanomolaren Konzentrationen halbmaximal aktiviert werden. W{\"a}hrend es sich bei Octopamin um einen wirkungsvollen Agonisten des Rezeptors handelt, sind Mianserin und Yohimbin effektive Antagonisten. F{\"u}r die Lokalisierung des Rezeptorproteins wurde ein polyklonaler Antik{\"o}rper generiert. Eine AmTyr2-{\"a}hnliche Immunreaktivit{\"a}t zeigt sich im Gehirn in den optischen Loben, den Antennalloben, dem Zentralkomplex und in den Kenyon Zellen der Pilzk{\"o}rper. Des Weiteren wurde die Rolle der Octopamin- und Tyraminrezeptoren bei der Steuerung der altersabh{\"a}ngigen Arbeitsteilung analysiert. Die Genexpression des AmOctαR1 in verschiedenen Gehirnteilen korreliert unabh{\"a}ngig vom Alter mit der sozialen Rolle, w{\"a}hrend sich die Genexpression von AmOctβR3/4 und den Tyraminrezeptoren AmTyr1 und AmTyr2 maximal mit dem Alter aber nicht der sozialen Rolle {\"a}ndert. Sammlerinnen weisen einen h{\"o}heren Octopamingehalt im Gesamtgehirn auf als Ammenbienen; bei Tyramin zeigen sich keine Unterschiede. W{\"a}hrend Tyramin offensichtlich keine direkte Rolle spielt, werden durch Octopamin gesteuerte Prozesse der altersabh{\"a}ngigen Arbeitsteilung bei der Honigbiene vermutlich {\"u}ber den AmOctαR1 vermittelt. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen die wichtige Rolle von biogenen Aminen, insbesondere Octopamin bei der sozialen Organisation von Insektenstaaten.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Putzler2016,
  author    = {Putzler, Sascha},
  title     = {Molekulare Charakterisierung des Centrosom-assoziierten Proteins CP91 in Dictyostelium discoideum},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-394689},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {111},
  year      = {2016},
  abstract  = {Das Dictyostelium-Centrosom ist ein Modell f{\"u}r acentriol{\"a}re Centrosomen. Es besteht aus einer dreischichtigen Kernstruktur und ist von einer Corona umgeben, welche Nukleationskomplexe f{\"u}r Mikrotubuli beinhaltet. Die Verdoppelung der Kernstruktur wird einmal pro Zellzyklus am {\"U}bergang der G2 zur M-Phase gestartet. Durch eine Proteomanalyse isolierter Centrosomen konnte CP91 identifiziert werden, ein 91 kDa großes Coiled-Coil Protein, das in der centrosomalen Kernstruktur lokalisiert. GFP-CP91 zeigte fast keine Mobilit{\"a}t in FRAP-Experimenten w{\"a}hrend der Interphase, was darauf hindeutet, dass es sich bei CP91 um eine Strukturkomponente des Centrosoms handelt. In der Mitose hingegen dissoziieren das GFP-CP91 als auch das endogene CP91 ab und fehlen an den Spindelpolen von der sp{\"a}ten Prophase bis zur Anaphase. Dieses Verhalten korreliert mit dem Verschwinden der zentralen Schicht der Kernstruktur zu Beginn der Centrosomenverdopplung. Somit ist CP91 mit großer Wahrscheinlichkeit ein Bestandteil dieser Schicht. CP91-Fragmente der N-terminalen bzw. C-terminalen Dom{\"a}ne (GFP-CP91 N-Terminus, GFP-CP91 C-Terminus) lokalisieren als GFP-Fusionsproteine exprimiert auch am Centrosom, zeigen aber nicht die gleiche mitotische Verteilung des Volll{\"a}ngenproteins. Das CP91-Fragment der zentralen Coiled-Coil Dom{\"a}ne (GFP-CP91cc) lokalisiert als GFP-Fusionsprotein exprimiert, als ein diffuser cytosolische Cluster, in der N{\"a}he des Centrosoms. Es zeigt eine partiell {\"a}hnliche mitotische Verteilung wie das Volll{\"a}ngenprotein. Dies l{\"a}sst eine regulatorische Dom{\"a}ne innerhalb der Coiled-Coil Dom{\"a}ne vermuten. Die Expression der GFP-Fusionsproteine unterdr{\"u}ckt die Expression des endogenen CP91 und bringt {\"u}berz{\"a}hlige Centrosomen hervor. Dies war auch eine markante Eigenschaft nach der Unterexpression von CP91 durch RNAi. Zus{\"a}tzlich zeigte sich in CP91-RNAi Zellen eine stark erh{\"o}hte Ploidie verursacht durch schwere Defekte in der Chromosomensegregation verbunden mit einer erh{\"o}hten Zellgr{\"o}ße und Defekten im Abschn{\"u}rungsprozess w{\"a}hrend der Cytokinese. Die Unterexpression von CP91 durch RNAi hatte auch einen direkten Einfluss auf die Menge an den centrosomalen Proteinen CP39, CP55 und CEP192 und dem Centromerprotein Cenp68 in der Interphase. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass CP91 eine zentrale centrosomale Kernkomponente ist und f{\"u}r den Zusammenhalt der beiden {\"a}ußeren Schichten der Kernstruktur ben{\"o}tigt wird. Zudem spielt CP91 eine wichtige Rolle f{\"u}r eine ordnungsgem{\"a}ße Centrosomenbiogenese und, unabh{\"a}ngig davon, bei dem Abschn{\"u}rungsprozess der Tochterzellen w{\"a}hrend der Cytokinese.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Kuhnert2012,
  author    = {Kuhnert, Oliver},
  title     = {Charakterisierung der neuen centrosomalen Proteine CP148 und CP55 in Dictyostelium discoideum},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-59949},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2012},
  abstract  = {Das im Cytosol liegende Dictyostelium Centrosom ist aus einer geschichteten Core-Region aufgebaut, die von einer Mikrotubuli-nukleierenden Corona umgeben ist. Zudem ist es {\"u}ber eine spezifische Verbindung eng an den Kern gekn{\"u}pft und durch die Kernmembran hindurch mit den geclusterten Centromeren verbunden. Beim G2/M {\"U}bergang dissoziiert die Corona vom Centrosom und der Core verdoppelt sich so dass zwei Spindelpole entstehen. CP55 und CP148 wurden in einer Proteom-Analyse des Centrosoms identifiziert. CP148 ist ein neues coiled-coil Protein der centrosomalen Corona. Es zeigt eine zellzyklusabh{\"a}ngige An- und Abwesenheit am Centrosom, die mit der Dissoziation der Corona in der Prophase und ihrer Neubildung in der Telophase korreliert. W{\"a}hrend der Telophase erschienen in GFP-CP148 exprimierenden Zellen viele, kleine GFP-CP148-Foci im Cytoplasma, die zum Teil miteinander fusionierten und zum Centrosom wanderten. Daraus resultierte eine hypertrophe Corona in Zellen mit starker GFP-CP148 {\"U}berexpression. Ein Knockdown von CP148 durch RNAi f{\"u}hrte zu einem Verlust der Corona und einem ungeordneten Interphase Mikrotubuli-Cytoskelett. Die Bildung der mitotischen Spindel und der astralen Mikrotubuli blieb davon unbeeinflusst. Das bedeutet, dass die Mikrotubuli-Nukleationskomplexe w{\"a}hrend der Interphase und Mitose {\"u}ber verschiedene Wege mit dem Core assoziiert sind. Des Weiteren bewirkte der Knockdown eine Dispersion der Centromere sowie eine ver{\"a}nderte Sun1 Lokalisation in der Kernh{\"u}lle. Somit spielt CP148 ebenso eine Rolle in der Centrosomen-Centromer-Verbindung. Zusammengefasst ist CP148 ein essentielles Protein f{\"u}r die Bildung und Organisation der Corona, welche wiederum f{\"u}r die Centrosom/Centromer Verbindung ben{\"o}tigt wird. CP55 wurde als Protein der Core-Region identifiziert und verbleibt w{\"a}hrend des Zellzyklus am Centrosom. Dort besitzt es strukturelle Aufgaben, da die Mehrheit der GFP-CP55 Molek{\"u}le in der Interphase keine Mobilit{\"a}t zeigten. Die GFP-CP55 {\"U}berexpression f{\"u}hrte zur Bildung von {\"u}berz{\"a}hligen Centrosomen mit der {\"u}blichen Ausstattung an Markerproteinen der Corona und des Cores. CP55 Knockout-Zellen waren durch eine erh{\"o}hte Ploidie, eine weniger strukturierte und leicht vergr{\"o}ßerte Corona sowie zus{\"a}tzliche cytosolische Mikrotubuli-organisierende Zentren charakterisiert. Letztere entstanden in der Telophase und enthielten nur Corona- aber keine Core-Proteine. In CP55 k/o Zellen erfolgte die Rekrutierung des Corona-Organisators CP148 an den Spindelpol bereits in der fr{\"u}hen Metaphase anstatt, wie {\"u}blich, erst in der Telophase. Außerdem zeigten die Knockout-Zellen Wachstumsdefekte, deren Grund vermutlich Schwierigkeiten bei der Centrosomenverdopplung in der Prophase durch das Fehlen von CP55 waren. Dar{\"u}ber hinaus konnten die Knockout-Zellen phagozytiertes Material nicht verwerten, obwohl der Vorgang der Phagozytose nicht beeintr{\"a}chtigt war. Dieser Defekt kann dem im CP55 k/o auftretenden dispergierten Golgi-Apparat zugeschrieben werden.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Trescher2012,
  author    = {Trescher, Karoline},
  title     = {Cokulturtestsystem f{\"u}r die Untersuchung des Einflusses physikochemischer Eigenschaften von Copolymeren auf das Verhalten von Keratinozyten und Fibroblasten},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-62915},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2012},
  abstract  = {Chemische und physikalische Eigenschaften von Polymeren k{\"o}nnen verschiedene Zelltypen unterschiedlich, z. B. hinsichtlich Adh{\"a}renz oder Funktionalit{\"a}t, beeinflussen. Die Elastizit{\"a}t eines Polymers beeinflusst vor allem, welche Zugkr{\"a}fte eine Zelle gegen{\"u}ber ihrem Substrat entwickeln kann. Das Zellverhalten wird dann {\"u}ber intrazellul{\"a}re R{\"u}ckkopplungsmechanismen reguliert. Die Oberfl{\"a}chenladung und/oder Hydrophilie eines Polymers beeinflusst zun{\"a}chst die Adsorption von Ionen, Proteinen und anderen Molek{\"u}len. Vor allem {\"u}ber die Zusammensetzung, Dichte und Konformation der adsorbierten Komponenten werden anschließend die Wechselwirkungen mit den Zellen vermittelt. Des Weiteren k{\"o}nnen verschiedene Zelltypen unterschiedliche membranassoziierte Proteine, Zucker und Lipide aufweisen, so dass Polymereigenschaften zellspezifische Effekte bewirken k{\"o}nnen. F{\"u}r biotechnologische Anwendungen und f{\"u}r den Einsatz in der regenerativen Medizin gewinnen Polymere, die spezifische Zellreaktionen regulieren k{\"o}nnen, immer weiter an Bedeutung. Die Isolierung und Kultur von prim{\"a}ren Keratinozyten ist noch immer anspruchsvoll und die ad{\"a}quate Heilung von Hautwunden stellt eine fortw{\"a}hrende medizinische Herausforderung dar. Ein Polymer, das eine bevorzugte Adh{\"a}renz von Keratinozyten bei gleichzeitig verminderter Anheftung dermaler Fibroblasten erm{\"o}glicht, w{\"u}rde erhebliche Vorteile f{\"u}r den Einsatz in der Keratinozyten-Zellkultur und als Wundauflage bieten. Um den potentiell spezifischen Einfluss bestimmter Polymereigenschaften auf prim{\"a}re humane Keratinozyten und dermale Fibroblasten zu untersuchen, wurde in der vorliegenden Arbeit ein Zellkultursystem f{\"u}r die Mono- und Cokultur beider Zelltypen entwickelt. Das Testsystem wurde als Screening konzipiert, um den Einfluss unterschiedlicher Polymereigenschaften in mehreren Abstufungen auf die Zellen zu untersuchen. Folgende Parameter wurden untersucht: 1. Vitalit{\"a}t und Dichte adh{\"a}renter und nicht-adh{\"a}rierter Zellen, 2. Sch{\"a}digung der Zellmembran, 3. selektive Adh{\"a}renz von Keratinozyten in Cokultur durch die spezifische immunzytochemische F{\"a}rbung von Keratin14 und Vimentin. F{\"u}r die Polymere mit variabler Elastizit{\"a}t wurden zus{\"a}tzlich die Ablagerung extrazellul{\"a}rer Matrixkomponenten und die Sekretion l{\"o}slicher Faktoren durch die Zellen untersucht. Als Modellpolymere f{\"u}r die Variation der Elastizit{\"a}t wurden vernetzte Poly(n-butylacrylate) (cPnBA) verwendet, da deren Elastizit{\"a}t durch den Anteil des Vernetzers eingestellt werden kann. Auf dem weniger elastischen cPnBA zeigte sich in der Cokultur ein doppelt so hohes Verh{\"a}ltnis von Keratinozyten zu Fibroblasten wie auf dem elastischeren cPnBA, so dass ein leichter zellselektiver Effekt angenommen werden kann. Acrylnitril-basierte Copolymere wurden als Modellpolymere f{\"u}r die Variation der Oberfl{\"a}chenladung und Hydrophilie verwendet, da die Eigenschaften durch Art und molaren Anteil des Comonomers eingestellt werden k{\"o}nnen. Durch Variation des molaren Anteils der Comonomere mit positiver bzw. negativer Ladung, Methacryls{\"a}ure-2-aminoethylester-hydrochhlorid (AEMA) und N-3-Aminopropyl-methacrylamid-hydro-chlorid (APMA) bzw. Natriumsalz der 2-Methyl-2-propen-1-sulfons{\"a}ure (NaMAS), wurde der Anteil der positiven bzw. negativen Ladung im Copolymer variiert. Durch die Erh{\"o}hung des molaren Anteils des hydrophilen Comonomers N-Vinylpyrrolidon (NVP) wurde die Hydrophilie des Copolymers gesteigert. Die Erh{\"o}hung des molaren Anteils an positiv geladenem Comonomer AEMA im Copolymer f{\"u}hrte tendenziell zu einer h{\"o}heren Keratinozytendichte, wobei die Fibroblastendichte unver{\"a}ndert blieb. Durch die Erh{\"o}hung des molaren Anteils des positiv geladenen Comonomers APMA ergaben sich keine deutlichen Unterschiede in Dichte, Vitalit{\"a}t oder Selektivit{\"a}t der Zellen. Durch die stufenweise Erh{\"o}hung des molaren Anteils des negativ geladenen Comonomers NaMAS konnte, wie im Falle von AEMA, eine Tendenz zur verbesserten Keratinozytenadh{\"a}renz beobachtet werden. Die Steigerung der Hydrophilie der Copolymere f{\"u}hrte sowohl f{\"u}r Keratinozyten als auch f{\"u}r Fibroblasten zu einer reduzierten Adh{\"a}renz und Vitalit{\"a}t. In der vorliegenden Doktorarbeit wurde ein Testverfahren etabliert, das die Untersuchung von prim{\"a}ren humanen Keratinozyten und prim{\"a}ren humanen Fibroblasten in Monokultur und Cokultur auf verschiedenen Polymeren erm{\"o}glicht. Die bisherigen Ergebnisse zeigen, dass sich durch die gezielte Modifizierung verschiedener Polymereigenschaften die Adh{\"a}renz und Vitalit{\"a}t beider Zelltypen beeinflussen l{\"a}sst. Die Reduktion der Elastizit{\"a}t sowie die Erh{\"o}hung des molaren Anteils geladener Comonomere f{\"u}hrten zu einer Zunahme der Keratinozytenadh{\"a}renz. Da die Fibroblasten unbeeinflusst blieben, zeigte sich f{\"u}r einige der untersuchten Polymere eine leichte Zellselektivit{\"a}t. Diese k{\"o}nnte durch die weitere Erh{\"o}hung der Steifigkeit oder des Anteils geladener Comonomere m{\"o}glicherweise weiter gesteigert werden.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Massie2011,
  author    = {Massie, Thomas Michael},
  title     = {Dynamic behavior of phytoplankton populations far from steady state : chemostat experiments and mathematical modeling},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-58102},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2011},
  abstract  = {Nature changes continuously and is only seemingly at equilibrium. Environmental parameters like temperature, humidity or insolation may strongly fluctuate on scales ranging from seconds to millions of years. Being part of an ecosystem, species have to cope with these environmental changes. For ecologists, it is of special interest how individual responses to environmental changes affect the dynamics of an entire population - and, if this behavior is predictable. In this context, the demographic structure of a population plays a decisive role since it originates from processes of growth and mortality. These processes are fundamentally influenced by the environment. But, how exactly does the environment influence the behavior of populations? And what does the transient behavior look like? As a result from environmental influences on demography, so called cohorts form. They are age or size classes that are disproportionally represented in the demographic distribution of a population. For instance, if most old and young individuals die due to a cold spell, the population finally consists of mainly middle-aged individuals. Hence, the population got synchronized. Such a population tends to show regular fluctuations in numbers (denoted as oscillations) since the alternating phases of individual growth and population growth (due to reproduction) are now performed synchronously by the majority of the population.That is, one time the population growths, and the other time it declines due to mortality. Synchronous behavior is one of the most pervasive phenomena in nature. Gravitational synchrony in the solar system; fireflies flashing in unison; coordinate firing of pacemaker cells in the heart; electrons in a superconductor marching in lockstep. Whatever scale one looks at, in animate as well as inanimate systems, one is likely to encounter synchrony. In experiments with phytoplankton populations, I could show that this principle of synchrony (as used by physicists) could well-explain the oscillations observed in the experiments, too. The size of the fluctuations depended on the strength by which environmental parameters changed as well as on the demographic state of a population prior to this change. That is, two population living in different habitats can be equally influenced by an environmental change, however, the resulting population dynamics may be significantly different when both populations differed in their demographic state before. Moreover, specific mechanisms relevant for the dynamic behavior of populations, appear only when the environmental conditions change. In my experiments, the population density declined by 50\% after ressource supply was doubled. This counter-intuitive behavior can be explained by increasing ressource consumption. The phytoplankton cells grew larger and enhanced their individual constitution. But at the same time, reproduction was delayed and the population density declined due to the losses by mortality. Environmental influences can also synchronize two or more populations over large distances, which is denoted as Moran effect. Assume two populations living on two distant islands. Although there is no exchange of individuals between them, both populations show a high similarity when comparing their time series. This is because the globally acting climate synchronizes the regionally acting weather on both island. Since the weather fluctuations influence the population dynamics, the Moran effect states that the synchrony between the environment equals the one between the populations. My experiments support this theory and also explain deviations arising when accounting for differences in the populations and the habitats they are living in. Moreover, model simulations and experiments astonishingly show that the synchrony between the populations can be higher than between the environment, when accounting for differences in the environmental fluctuations ("noise color").},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Meyer2018,
  author    = {Meyer, Susann},
  title     = {Wirkung und Wirkungsweise von Ectoin auf DNA-Molek{\"u}le},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {103},
  year      = {2018},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schaefer2024,
  author    = {Sch{\"a}fer, Marj{\"a}nn Helena},
  title     = {Untersuchungen zur Evolution der 15-Lipoxygenase (ALOX15) bei S{\"a}ugetieren und funktionelle Charakterisierung von Knock-in-M{\"a}usen mit humanisierter Reaktionsspezifit{\"a}t der 15-Lipoxygenase-2 (Alox15b)},
  doi       = {10.25932/publishup-62034},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-620340},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {XVII, 280},
  year      = {2024},
  abstract  = {Arachidons{\"a}urelipoxygenasen (ALOX-Isoformen) sind Lipid-peroxidierenden Enzyme, die bei der Zelldifferenzierung und bei der Pathogenese verschiedener Erkrankungen bedeutsam sind. Im menschlichen Genom gibt es sechs funktionelle ALOX-Gene, die als Einzelkopiegene vorliegen. F{\"u}r jedes humane ALOX-Gen gibt es ein orthologes Mausgen. Obwohl sich die sechs humanen ALOX-Isoformen strukturell sehr {\"a}hnlich sind, unterscheiden sich ihre funktionellen Eigenschaften deutlich voneinander. In der vorliegenden Arbeit wurden vier unterschiedliche Fragestellungen zum Vorkommen, zur biologischen Rolle und zur Evolutionsabh{\"a}ngigkeit der enzymatischen Eigenschaften von S{\"a}ugetier-ALOX-Isoformen untersucht: 1) Spitzh{\"o}rnchen (Tupaiidae) sind evolution{\"a}r n{\"a}her mit dem Menschen verwandt als Nagetiere und wurden deshalb als Alternativmodelle f{\"u}r die Untersuchung menschlicher Erkrankungen vorgeschlagen. In dieser Arbeit wurde erstmals der Arachidons{\"a}urestoffwechsel von Spitzh{\"o}rnchen untersucht. Dabei wurde festgestellt, dass im Genom von Tupaia belangeri vier unterschiedliche ALOX15-Gene vorkommen und die Enzyme sich hinsichtlich ihrer katalytischen Eigenschaften {\"a}hneln. Diese genomische Vielfalt, die weder beim Menschen noch bei M{\"a}usen vorhanden ist, erschwert die funktionellen Untersuchungen zur biologischen Rolle des ALOX15-Weges. Damit scheint Tupaia belangeri kein geeigneteres Tiermodel f{\"u}r die Untersuchung des ALOX15-Weges des Menschen zu sein. 2) Entsprechend der Evolutionshypothese k{\"o}nnen S{\"a}ugetier-ALOX15-Orthologe in Arachidons{\"a}ure-12-lipoxygenierende- und Arachidons{\"a}ure-15-lipoxygenierende Enzyme eingeteilt werden. Dabei exprimieren S{\"a}ugetierspezies, die einen h{\"o}heren Evolutionsgrad als Gibbons aufweisen, Arachidons{\"a}ure-15-lipoxygenierende ALOX15-Orthologe, w{\"a}hrend evolution{\"a}r weniger weit entwickelte S{\"a}ugetiere Arachidons{\"a}ure-12 lipoxygenierende Enzyme besitzen. In dieser Arbeit wurden elf neue ALOX15-Orthologe als rekombinante Proteine exprimiert und funktionell charakterisiert. Die erhaltenen Ergebnisse f{\"u}gen sich widerspruchsfrei in die Evolutionshypothese ein und verbreitern deren experimentelle Basis. Die experimentellen Daten best{\"a}tigen auch das Triadenkonzept. 3) Da humane und murine ALOX15B-Orthologe unterschiedliche funktionelle Eigenschaften aufweisen, k{\"o}nnen Ergebnisse aus murinen Krankheitsmodellen zur biologischen Rolle der ALOX15B nicht direkt auf den Menschen {\"u}bertragen werden. Um die ALOX15B-Orthologen von Maus und Mensch funktionell einander anzugleichen, wurden im Rahmen der vorliegenden Arbeit Knock-in M{\"a}use durch die In vivo Mutagenese mittels CRISPR/Cas9-Technik hergestellt. Diese exprimieren eine humanisierte Mutante (Doppelmutation von Tyrosin603Asparagins{\"a}ure+Histidin604Valin) der murinen Alox15b. Diese M{\"a}use waren lebens- und fortpflanzungsf{\"a}hig, zeigten aber geschlechtsspezifische Unterschiede zu ausgekreuzten Wildtyp-Kontrolltieren im Rahmen ihre Individualentwicklung. 4) In vorhergehenden Untersuchungen zur Rolle der ALOX15B in Rahmen der Entz{\"u}ndungsreaktion wurde eine antiinflammatorische Wirkung des Enzyms postuliert. In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, ob eine Humanisierung der murinen Alox15b die Entz{\"u}ndungsreaktion in zwei verschiedenen murinen Entz{\"u}ndungsmodellen beeinflusst. Eine Humanisierung der murinen Alox15b f{\"u}hrte zu einer verst{\"a}rkten Ausbildung von Entz{\"u}ndungssymptomen im induzierten Dextran-Natrium-Sulfat-Kolitismodell. Im Gegensatz dazu bewirkte die Humanisierung der Alox15b eine Abschw{\"a}chung der Entz{\"u}ndungssymptome im Freund'schen Adjuvans Pfoten{\"o}demmodell. Diese Daten deuten darauf hin, dass sich die Rolle der ALOX15B in verschiedenen Entz{\"u}ndungsmodellen unterscheidet.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Broeker2012,
  author    = {Br{\"o}ker, Nina Kristin},
  title     = {Die Erkennung komplexer Kohlenhydrate durch das Tailspike Protein aus dem Bakteriophagen HK620},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-60366},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2012},
  abstract  = {Kohlenhydrate stellen aufgrund der strukturellen Vielfalt und ihrer oft exponierten Lage auf Zelloberfl{\"a}chen wichtige Erkennungsstrukturen dar. Die Wechselwirkungen von Proteinen mit diesen Kohlenhydraten vermitteln einen spezifischen Informationsaustausch. Protein-Kohlenhydrat-Interaktionen und ihre Triebkr{\"a}fte sind bislang nur teilweise verstanden, da nur wenig strukturelle Daten von Proteinen im Komplex mit vorwiegend kleinen Kohlenhydraten erh{\"a}ltlich sind. Mit der vorliegenden Promotionsarbeit soll ein Beitrag zum Verst{\"a}ndnis von Protein-Kohlenhydrat-Wechselwirkungen durch Analysen struktureller Thermodynamik geleistet werden, um zuk{\"u}nftig Vorhersagen mit zuverl{\"a}ssigen Algorithmen zu erlauben. Als Modellsystem zur Erkennung komplexer Kohlenhydrate diente dabei das Tailspike Protein (TSP) aus dem Bakteriophagen HK620. Dieser Phage erkennt spezifisch seinen E. coli-Wirt anhand der Oberfl{\"a}chenzucker, der sogenannten O-Antigene. Dabei binden die TSP des Phagen das O-Antigen des Lipopolysaccharids (LPS) und weisen zudem eine hydrolytische Aktivit{\"a}t gegen{\"u}ber dem Polysaccharid (PS) auf. Anhand von isolierten Oligosacchariden des Antigens (Typ O18A1) wurde die Bindung an HK620TSP und verschiedener Varianten davon systematisch analysiert. Die Bindung der komplexen Kohlenhydrate durch HK620TSP zeichnet sich durch große Interaktionsfl{\"a}chen aus. Durch einzelne Aminos{\"a}ureaustausche im aktiven Zentrum wurden Varianten generiert, die eine tausendfach erh{\"o}hte Affinit{\"a}t (KD ~ 100 nM) im Vergleich zum Wildtyp-Protein (KD ~ 130 μM) aufweisen. Dabei zeichnet sich das System dadurch aus, dass die Bindung bei Raumtemperatur nicht nur enthalpisch, sondern auch entropisch getrieben wird. Ursache f{\"u}r den g{\"u}nstigen Entropiebeitrag ist die große Anzahl an Wassermolek{\"u}len, die bei der Bindung des Hexasaccharids verdr{\"a}ngt werden. R{\"o}ntgenstrukturanalysen zeigten f{\"u}r alle TSP-Komplexe außer f{\"u}r Variante D339N unabh{\"a}ngig von der Hexasaccharid-Affinit{\"a}t analoge Protein- und Kohlenhydrat-Konformationen. Dabei kann die Bindestelle in zwei Regionen unterteilt werden: Zum einen befindet sich am reduzierenden Ende eine hydrophobe Tasche mit geringen Beitr{\"a}gen zur Affinit{\"a}tsgenerierung. Der Zugang zu dieser Tasche kann ohne große Affinit{\"a}tseinbuße durch einen einzelnen Aminos{\"a}ureaustausch (D339N) blockiert werden. In der zweiten Region kann durch den Austausch eines Glutamats durch ein Glutamin (E372Q) eine Bindestelle f{\"u}r ein zus{\"a}tzliches Wassermolek{\"u}l generiert werden. Die Rotation einiger Aminos{\"a}uren bei Kohlenhydratbindung f{\"u}hrt zur Desolvatisierung und zur Ausbildung von zus{\"a}tzlichen Wasserstoffbr{\"u}cken, wodurch ein starker Affinit{\"a}tsgewinn erzielt wird. HK620TSP ist nicht nur spezifisch f{\"u}r das O18A1-Antigen, sondern erkennt zudem das um eine Glucose verk{\"u}rzte Oligosaccharid des Typs O18A und hydrolysiert polymere Strukturen davon. Studien zur Bindung von O18A-Pentasaccharid zeigten, dass sich die Triebkr{\"a}fte der Bindung im Vergleich zu dem zuvor beschriebenen O18A1-Hexasaccharid verschoben haben. Durch Fehlen der Seitenkettenglucose ist die Bindung im Vergleich zu dem O18A1-Hexasaccharid weniger stark entropisch getrieben (Δ(-TΔS) ~ 10 kJ/mol), w{\"a}hrend der Enthalpiebeitrag zu der Bindung g{\"u}nstiger ist (ΔΔH ~ -10 kJ/mol). Insgesamt gleichen sich diese Effekte aus, wodurch sehr {\"a}hnliche Affinit{\"a}ten der TSP-Varianten zu O18A1-Hexasaccharid und O18A-Pentasaccharid gemessen wurden. Durch die Bindung der Glucose werden aus einer hydrophoben Tasche vier Wassermolek{\"u}le verdr{\"a}ngt, was entropisch stark beg{\"u}nstigt ist. Unter enthalpischen Aspekten ist dies ebenso wie einige Kontakte zwischen der Glucose und einigen Resten in der Tasche eher ung{\"u}nstig. Die Bindung der Glucose in die hydrophobe Tasche an HK620TSP tr{\"a}gt somit nicht zur Affinit{\"a}tsgenerierung bei und es bleibt zu vermuten, dass sich das O18A1-Antigen-bindende HK620TSP aus einem O18A-Antigen-bindenden TSP evolution{\"a}r herleitet. In dem dritten Teilprojekt der Dissertation wurde der Infektionsmechanismus des Phagen HK620 untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass analog zu dem verwandten Phagen P22 die Ejektion der DNA aus HK620 allein durch das Lipopolysaccharid (LPS) des Wirts in vitro induziert werden kann. Die Morphologie und Kettenl{\"a}nge des LPS sowie die Aktivit{\"a}t von HK620TSP gegen{\"u}ber dem LPS erwiesen sich dabei als essentiell. So konnte die DNA-Ejektion in vitro auch durch LPS aus Bakterien der Serogruppe O18A induziert werden, welches ebenfalls von dem TSP des Phagen gebunden und hydrolysiert wird. Diese Ergebnisse betonen die Rolle von TSP f{\"u}r die Erkennung der LPS-Rezeptoren als wichtigen Schritt f{\"u}r die Infektion durch die Podoviren HK620 und P22.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Fiedler2010,
  author    = {Fiedler, Christian},
  title     = {Die Strukturbildung der beta-Helix in der Pektatlyase Pel-15},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-47250},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2010},
  abstract  = {Pektatlyase (Pel-15) aus dem alkalophilen Bodenbakterium Bacillus spec. KSM-P15 ist mit 197 Aminos{\"a}uren eines der kleinsten, bekannten β-3-Solenoidproteine. Sie spaltet Polygalakturons{\"a}urederivate in einem Ca2+-abh{\"a}ngigen β-Eliminierungsprozess. Wie bei allen Proteinen dieser Enzymfamilie ist auch die Polypeptidkette von Pel-15 zu einer einstr{\"a}ngigen, rechtsg{\"a}ngigen, parallelen β-Helix aufgewunden. In diesem Strukturmotiv enth{\"a}lt jede Windung drei β-Str{\"a}nge, die jeweils durch flexible Schleifenbereiche miteinander verbunden sind. Insgesamt acht Windungen stapeln sich in Pel-15 {\"u}bereinander und bilden entlang der Helixachse fl{\"a}chige, parallele β-Faltbl{\"a}tter aus. Im Bereich dieser β-Faltbl{\"a}tter existiert ein ausgedehntes Netzwerk von Wasserstoffbr{\"u}ckenbindungen, durch das der hydrophobe Kern, der sich im Inneren der β-Helix befindet, vom umgebenden L{\"o}sungsmittel abgeschirmt wird. Besondere Abschlussstrukturen an beiden Enden der β-Helix, wie sie typischerweise bei anderen Ver-tretern dieser Strukturklasse ausgepr{\"a}gt werden, sind in Pel-15 nicht zu beobachten. Stattdessen sind die terminalen Bereiche der β-Helix {\"u}ber Salzbr{\"u}cken und hydrophobe Seitenkettenkontakte stabilisiert. In der vorliegenden Dissertation wurde die Pektatlyase Pel-15 hinsichtlich ihres Faltungsgleichgewichtes, ihrer enzymatischen Aktivit{\"a}t und der Kinetik ihrer Strukturbildung charakterisiert. In eine evolution{\"a}r konservierte Helixwindung wurden destabilisierende Mutationen eingef{\"u}hrt, und deren Auswirkungen mittels spektroskopischer Methoden analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass Pel-15 in Gegenwart des Denaturierungsmittels Guanidiniumhydrochlorid einen hyperfluoreszenten Gleichgewichtsustand (HF) populiert, der nach Messungen von Faltungs- und Entfaltungskinetiken ein konformationelles Ensemble aus den Zust{\"a}nden HFslow und HFfast darstellt. Diese HF-Zust{\"a}nde sind durch eine hohe Aktivierungsbarriere voneinander getrennt. In R{\"u}ckfaltungsexperimenten populieren nur etwa 80 \% der faltenden Molek{\"u}le den Zwischenzustand HFslow, der mit einer Zeitkonstante von ca. 100 s zu HFfast weiterreagiert. Die Denaturierungsmittelabh{\"a}ngigkeit dieser Reaktion ist sehr gering, was eine trans-/cis-Prolylisomerisierung als geschwindigkeitslimitierenden Schritt nahelegt. Die Existenz eines cis-Peptides in der nativen Struktur macht es erforderlich, den denaturierten Zustand als ein Ensemble kinetisch separierter Konformationen, kurz: DSE, zu betrachten, das durch die Spezies Ufast und Uslow populiert wird. Nach dem in dieser Arbeit aufgestellten „Minimalmodell der Pel-15 Faltung" stehen die HF-Spezies (HFslow, HFfast) mit den Konformationen des DSE in einem thermodynamischen Kreisprozess. Das Modell positioniert HFfast und die native Konformation N auf die „native Seite" der Aktivierungsbarriere und tr{\"a}gt damit der Tatsache Rechnung, dass die Gleichgewichtseinstellung zwischen diesen Spezies zu schnell ist, um mit manuellen Techniken erfasst zu werden. Die hochaffine Bindung von Ca2+ (Kd = 10 μM) verschiebt sich das Faltungsgleichgewicht bereits in Gegenwart von 1 mM CaCl2 soweit auf die Seite des nativen Zustandes, das HFfast nicht l{\"a}nger nachweisbar ist. Entgegen anf{\"a}nglicher Vermutungen kommt einer lokalen, evolution{\"a}r konservierten Disulfidbr{\"u}cke im Zentrum der β-Helix eine wichtige Stabilisierungsfunktion zu. Die Disulfidbr{\"u}cke befindet sich in einem kurzen Schleifenbereich der β-Helix nahe dem aktiven Zentrum. Obwohl ihr Austausch gegen die Reste Val und Ala die freie Stabilisierungsenthalpie des Proteins um ca. 10 kJ/mol reduziert, l{\"a}sst die Struktur im Bereich der Mutationsstelle keine gravierende Ver{\"a}nderung erkennen. Auch die katalytisch relevante Ca2+-Bindungsaffinit{\"a}t bleibt unbeeinflusst; dennoch zeigen Enzymaktivit{\"a}tstests f{\"u}r VA-Mutanten eine Reduktion der enzymatischen Aktivit{\"a}t um fast 50 \% an. Die evolution{\"a}r konservierte Helixwindung im Allgemeinen und die in ihr enthaltene Disulfidbr{\"u}cke im Besonderen m{\"u}ssen nach den vorliegenden Ergebnissen also eine zentrale Funktion sowohl f{\"u}r die Struktur des katalytischen Zentrums als auch f{\"u}r die Strukturbildung der β-Helix w{\"a}hrend der Faltungsreaktion besitzen. Die Ergebnisse dieser Arbeit finden in mehreren Punkten Anklang an Faltungseigenschaften, die f{\"u}r andere β -Helixproteine beschrieben wurden. Vor allem aber pr{\"a}destinieren sie Pel-15 als ein neues, β-helikales Modellprotein. Aufgrund seiner einfachen Topologie, seiner niedrigen Windungszahl und seiner hohen thermodynamischen Stabilit{\"a}t ist Pel-15 sehr gut geeignet, die Determinanten von Stabilit{\"a}t und Strukturbildung des parallelen β-Helix-Motivs in einer Aufl{\"o}sung zu studieren, die aufgrund der Komplexit{\"a}t bestehender β-helikaler Modellsysteme bislang nicht zur Verf{\"u}gung stand.},
  language  = {de}
}