TY  - THES
A1  - Schaefer, Laura
T1  - Synchronisationsphänomene myotendinöser Oszillationen interagierender neuromuskulärer Systeme
T1  - Synchronization phenomena of myotendinal oscillations during interaction of neuromuscular systems
BT  - mit Betrachtung einer Hypothese bezüglich unterschiedlicher Qualitäten isometrischer Muskelaktion
BT  - considering a hypothesis regarding different qualities of isometric muscle action
N2  - Muskeln oszillieren nachgewiesener Weise mit einer Frequenz um 10 Hz. Doch was geschieht mit myofaszialen Oszillationen, wenn zwei neuromuskuläre Systeme interagieren? Die Dissertation widmet sich dieser Fragestellung bei isometrischer Interaktion. Während der Testmessungen ergaben sich Hinweise für das Vorhandensein von möglicherweise zwei verschiedenen Formen der Isometrie. Arbeiten zwei Personen isometrisch gegeneinander, können subjektiv zwei Modi eingenommen werden: man kann entweder isometrisch halten – der Kraft des Partners widerstehen – oder isometrisch drücken – gegen den isometrischen Widerstand des Partners arbeiten. Daher wurde zusätzlich zu den Messungen zur Interaktion zweier Personen an einzelnen Individuen geprüft, ob möglicherweise zwei Formen der Isometrie existieren. Die Promotion besteht demnach aus zwei inhaltlich und methodisch getrennten Teilen: I „Single-Isometrie“ und II „Paar-Isometrie“. Für Teil I wurden mithilfe eines pneumatisch betriebenen Systems die hypothetischen Messmodi Halten und Drücken während isometrischer Aktion untersucht. Bei n = 10 Probanden erfolgte parallel zur Aufzeichnung des Drucksignals während der Messungen die Erfassung der Kraft (DMS) und der Beschleunigung sowie die Aufnahme der mechanischen Muskeloszillationen folgender myotendinöser Strukturen via Mechanomyo- (MMG) bzw. Mechanotendografie (MTG): M. triceps brachii (MMGtri), Trizepssehne (MTGtri), M. obliquus externus abdominis (MMGobl). Pro Proband wurden bei 80 % der MVC sowohl sechs 15-Sekunden-Messungen (jeweils drei im haltenden bzw. drückenden Modus; Pause: 1 Minute) als auch vier Ermüdungsmessungen (jeweils zwei im haltenden bzw. drückenden Modus; Pause: 2 Minuten) durchgeführt. Zum Vergleich der Messmodi Halten und Drücken wurden die Amplituden der myofaszialen Oszillationen sowie die Kraftausdauer herangezogen. Signifikante Unterschiede zwischen dem haltenden und dem drückenden Modus zeigten sich insbesondere im Bereich der Ermüdungscharakteristik. So lassen Probanden im haltenden Modus signifikant früher nach als im drückenden Modus (t(9) = 3,716; p = .005). Im drückenden Modus macht das längste isometrische Plateau durchschnittlich 59,4 % der Gesamtdauer aus, im haltenden sind es 31,6 % (t(19) = 5,265, p = .000). Die Amplituden der Single-Isometrie-Messungen unterscheiden sich nicht signifikant. Allerdings variieren die Amplituden des MMGobl zwischen den Messungen im drückenden Modus signifikant stärker als im haltenden Modus. Aufgrund dieser teils signifikanten Unterschiede zwischen den beiden Messmodi wurde dieses Setting auch im zweiten Teil „Paar-Isometrie“ berücksichtigt. Dort wurden n = 20 Probanden – eingeteilt in zehn gleichgeschlechtliche Paare – während isometrischer Interaktion untersucht. Die Sensorplatzierung erfolgte analog zu Teil I. Die Oszillationen der erfassten MTG- sowie MMG-Signale wurden u.a. mit Algorithmen der Nichtlinearen Dynamik auf ihre Kohärenz hin untersucht. Durch die Paar-Isometrie-Messungen zeigte sich, dass die Muskeln und die Sehnen beider neuromuskulärer Systeme bei Interaktion im bekannten Frequenzbereich von 10 Hz oszillieren. Außerdem waren sie in der Lage, sich bei Interaktion so aufeinander abzustimmen, dass sich eine signifikante Kohärenz entwickelte, die sich von Zufallspaarungen signifikant unterscheidet (Patchanzahl: t(29) = 3,477; p = .002; Summe der 4 längsten Patches: t(29) = 7,505; p = .000). Es wird der Schluss gezogen, dass neuromuskuläre Komplementärpartner in der Lage sind, sich im Sinne kohärenten Verhaltens zu synchronisieren. Bezüglich der Parameter zur Untersuchung der möglicherweise vorhandenen zwei Formen der Isometrie zeigte sich bei den Paar-Isometrie-Messungen zwischen Halten und Drücken ein signifikanter Unterschied bei der Ermüdungscharakteristik sowie bezüglich der Amplitude der MMGobl. Die Ergebnisse beider Teilstudien bestärken die Hypothese, dass zwei Formen der Isometrie existieren. Fraglich ist, ob man überhaupt von Isometrie sprechen kann, da jede isometrische Muskelaktion aus feinen Oszillationen besteht, die eine per Definition postulierte Isometrie ausschließen. Es wird der Vorschlag unterbreitet, die Isometrie durch den Begriff der Homöometrie auszutauschen. Die Ergebnisse der Paar-Isometrie-Messungen zeigen u.a., dass neuromuskuläre Systeme in der Lage sind, ihre myotendinösen Oszillationen so aufeinander abzustimmen, dass kohärentes Verhalten entsteht. Es wird angenommen, dass hierzu beide neuromuskulären Systeme funktionell intakt sein müssen. Das Verfahren könnte für die Diagnostik funktioneller Störungen relevant werden.
N2  - Muscles oscillate with a frequency of about 10 Hz. But what happens with myofascial oscillations if two neuromuscular systems interact? The dissertation is devoted to this question during isometric interaction. The test measurements provide hints for the presence of possibly two different forms of isometric muscle action. When two persons work against each other, each individual can subjectively choose to take up one of two modes: one can either hold isometrically – thus resist the force of the partner – or one can push isometrically – and therefore work against the resistance of the partner. In addition to the measurements to determine the interaction of neuromuscular systems, measurements with single individuals were done to evaluate the question, if probably two forms of isometric muscle action exist. The doctoral thesis consists of two separate parts concerning the content and methodology: I “Single Isometric” and II “Coupled Isometric”. For part I the hypothetical measurement modes - “holding” and “pushing” during isometric muscle action - were examined using a pneumatic system. During the measurements of n = 10 subjects the signal of pressure, force (strain gauge) and acceleration were recorded. Furthermore, the detection of the mechanic muscle oscillations of the following myotendinal structures occurred via Mechanomyo- (MMG) and Mechanotendography (MTG), respectively: triceps brachii muscle (MMGtri), tendon of triceps brachii muscle (MTGtri) and obliquus externus abdominis muscle (MMGobl). Each test person performed at 80 % of MVC six 15-seconds-measurements (three at holding and three at pushing mode, respectively; break: 1 min.) as well as four fatigue measurements (two at holding and two at pushing mode, respectively; break: 2 min.). In order to compare the two measurement modes holding and pushing, the amplitude of the myofascial oscillations as well as the force endurance were used. Significant differences between the holding and the pushing mode appeared especially when looking at the characteristics of fatigue. Subjects in the holding mode yielded earlier than during the pushing one (t(9) = 3.716; p = .005). In the pushing mode the longest isometric plateau amounts 59.4 % of the overall duration of the measurement. During holding it lasted 31.6 % (t(19) = 5.265, p = .000). The amplitudes of the single-isometric-measurements did not differ significantly. But the amplitude of the MMGobl varied significantly stronger during the pushing mode comparing to the holding one. Due to these partly significant differences between both measurement modes, this setting was considered for the second part „Coupled-Isometric“, too. For the coupled-isometric-measurements n = 20 subjects – divided into same-sex couples – were investigated during isometric interaction. The placement of the sensors is analogous to part I. The oscillations of the recorded MMG- and MTG-signals were analyzed regarding their coherence inter alia by algorithms of non-linear dynamics. Through the coupled-isometric-measurements it was shown, that also during isometric interaction the muscles and the tendons of both neuromuscular systems oscillate at the known frequency range of 10 Hz. Moreover, the systems are able to coordinate them in such a manner, that a significant coherence appears. This differed significantly from random pairings (number of patches: t(29) = 3.477; p = .002; Sum of 4 longest patches: t(29) = 7.505; p = .000). Thus it is concluded that neuromuscular complementary partners are able to synchronize themselves in the sense of coherent behavior. Regarding the parameters concerning the possibly existing forms of isometric muscle action, a significant difference at the coupled-isometric-measurements between holding and pushing appeared with respect to the characteristics of fatigue as well as the amplitudes of the MMGobl. The results of both sub studies strengthen the hypothesis that two forms of isometric muscle action exist. It is questionable whether one can talk of isometry at all, since each isometric muscle action consists of fine oscillations. This excludes a by definition postulated isometry. It is proposed to exchange this term with homeometry. The results of the coupled-isometric-measurements show inter alia, that neuromuscular systems are able to coordinate their myotendinal oscillations, so that coherent behavior arises. It is supposed that for this both systems have to be functionally intact. This procedure could become relevant for diagnostics of functional disorders.
KW  - Mechanomyografie
KW  - myofasziale Oszillationen
KW  - Isometrie
KW  - Interaktion
KW  - Synchronisation
KW  - mechanomyography
KW  - myofascial oscillations
KW  - isometric muscle action
KW  - interaction
KW  - synchronization
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-72445
ER  - 
TY  - THES
A1  - Lepro, Valentino
T1  - Experimental and theoretical study on amoeboid cell-cargo active motion
BT  - a physical analysis of cell-mediated particle transport
N2  - As society paves its way towards device miniaturization and precision medicine, micro-scale actuation and guided transport become increasingly prominent research fields, with high potential impact in both technological and clinical contexts. In order to accomplish directed motion of micron-sized objects, as biosensors and drug-releasing microparticles, towards specific target sites, a promising strategy is the use of living cells as smart biochemically-powered carriers, building the so-called bio-hybrid systems. Inspired by leukocytes, native cells of living organisms efficiently migrating to critical targets as tumor tissue, an emerging concept is to exploit the amoeboid crawling motility of such cells as mean of transport for drug delivery applications.
In the research work described in this thesis, I synergistically applied experimental, computational and theoretical modeling approaches to investigate the behaviour and transport mechanism of a novel kind of bio-hybrid system for active transport at the micro-scale, referred to as cellular truck. This system consists of an amoeboid crawling cell, the carrier, attached to a microparticle, the cargo, which may ideally be drug-loaded for specific therapeutic treatments.
For the purposes of experimental investigation, I employed the amoeba Dictyostelium discoideum as crawling cellular carrier, being a renowned model organism for leukocyte migration and, in general, for eukaryotic cell motility. The performed experiments revealed a complex recurrent cell-cargo relative motion, together with an intermittent motility of the cellular truck as a whole. The evidence suggests the presence of cargoes on amoeboid cells to act as mechanical stimulus leading cell polarization, thus promoting cell motility and giving rise to the observed intermittent dynamics of the truck. Particularly, bursts in cytoskeletal polarity along the cell-cargo axis have been
found to occur in time with a rate dependent on cargo geometrical features, as particle diameter. Overall, the collected experimental evidence pointed out a pivotal role of cell-cargo interactions in the emergent cellular truck motion dynamics. Especially, they can determine the transport capabilities of amoeboid cells, as the cargo size significantly impacts the cytoskeletal activity and repolarization dynamics along the cell-cargo axis, the latter responsible for truck displacement and reorientation.
Furthermore, I developed a modeling framework, built upon the experimental evidence on cellular truck behaviour, that connects the relative dynamics and interactions arising at the truck scale with the actual particle transport dynamics. In fact, numerical simulations of the proposed model successfully reproduced the phenomenology of the cell-cargo system, while enabling the prediction of the transport properties of cellular trucks over larger spatial and temporal scales. The theoretical analysis provided a deeper understanding of the role of cell-cargo interaction on mass transport, unveiling in particular how the long-time transport efficiency is governed by the interplay between the persistence time of cell polarity and time scales of the relative dynamics stemming from cell-cargo interaction. Interestingly, the model predicts the existence of an optimal cargo size, enhancing the diffusivity of cellular trucks; this is in line with previous independent experimental data, which appeared rather counterintuitive and had no explanation prior to this study.
In conclusion, my research work shed light on the importance of cargo-carrier interactions in the context of crawling cell-mediated particle transport, and provides a prototypical, multifaceted framework for the analysis and modelling of such complex bio-hybrid systems and their perspective optimization.
N2  - Im Zuge der fortschreitenden gesellschaftlichen Entwicklung hin zur Miniaturisierung und Präzisionsmedizin, gewinnen Fragen zu Antrieb und zielgerichtetem Transport auf der Mikrometerskala zunehmend an Bedeutung, nicht zuletzt wegen ihres kaum zu unterschätzendem Potentials für Medizin und Technik.
Eine vielversprechende Strategie, um den zielgerichteten Transport von Objekten auf der Mikrometerskala, wie zum Beispiel Biosensoren oder mit Medikamenten beladene Mikropartikel, zu bewerkstelligen, ist die Verwendung von lebenden Zellen als intelligenten, biochemisch angetriebenen Transportern. Zellen und Mikroobjekte bilden dabei gemeinsam sogenannte Bio-Hybridsysteme.
Inspiriert von Leukozyten - nativen Zellen lebender Organismen, welche sich effizient zu kritischen Zielen, wie Tumorgewebe, bewegen - besteht ein neues Konzept darin, die amöboide Fortbewegung solcher Zellen für den Medikamententransport zu nutzen.
Im Rahmen dieser Doktorarbeit kamen experimentelle, numerische und theoretische Modellierungsansätze zum Einsatz, um die Eigenschaften und Transportmechanismen eines neuen Bio-Hybridsystems für den aktiven Transport von Objekten auf der Mikrometerskala zu untersuchen. Dieses Bio-Hybridsystem wird im Folgenden als Zelltransporter bezeichnet. Ein Zelltransporter besteht aus einer sich amöboid fortbewegenden Zelle, dem Transporter, und einem Mikropartikel, der Fracht, welche idealerweise mit Medikamenten für therapeutische Zwecke beladen sein kann.
Für die experimentellen Untersuchungen wurde die Amöbe Dictyostelium discoideum als Transporter verwendet. Sie ist ein bekannter Modellorganismus für die Leukozytenmigration und für die Motilität eukaryotischer Zellen im Allgemeinem. Die durchgeführten Experimente zeigten eine komplexe, periodische Zell-Fracht-Relativbewegung, zusammen mit einer intermittierenden Motilität des gesamten Zelltransporters.
Die experimentellen Beobachtungen weisen darauf hin, dass die Anwesenheit der Fracht als mechanischer Stimulus auf die amöboide Zelle wirkt und zur Zellpolarisation führt, was wiederum die Zellmotilität fördert und die intermittierende Dynamik des Zelltransportes begründet. So wurde festgestellt, dass das Auftreten der Polarisation des Zytoskeletts entlang der Zell-Fracht-Achse von den geometrischen Merkmalen der Fracht, wie zum Beispiel des Partikeldurchmessers, abhängt. Insgesamt wiesen die gesammelten experimentellen Daten auf eine zentrale Rolle der Zell-Fracht-Wechselwirkungen in der Bewegungsdynamik von Zelltransportern hin. Insbesondere kann die Zell-Fracht-Wechselwirkung die Transportfähigkeiten von amöboiden Zellen erheblich beeinflussen, da die Größe der Fracht die Aktivität des Zytoskeletts und die Repolarisationsdynamik entlang der Zell-Fracht-Achse modelliert, wobei letzteres für die Verlagerung und Neuorientierung des Zelltransportes verantwortlich ist.
Darüber hinaus wurde eine Modellierung entwickelt, welche auf den experimentellen Erkenntnissen zum Verhalten der Zelltransporter aufbaut und die relative Dynamik auf Zelltranporterebene, mit der tatsächlichen Partikeltransportdynamik verbindet.
Tatsächlich reproduzierten numerische Simulationen des vorgeschlagenen Modells erfolgreich die Phänomenologie des Zell-Fracht-Systems und ermöglichten gleichzeitig die Vorhersage der Transporteigenschaften von Zelltransportern über größere räumliche und zeitliche Skalen. Des Weiteren liefert die theoretische Analyse ein tieferes Verständnis der Rolle der Zell-Fracht-Wechselwirkung beim Massentransport und zeigte insbesondere, wie die Langzeittransporteffizienz durch das Zusammenspiel von Persistenzzeit der Zellpolarität und den Zeitskalen der relativen Dynamik, welche sich aus der Zell-Fracht-Interaktion ergeben, bestimmt wird. Interessanterweise sagt das Modell die Existenz einer optimalen Frachtgröße voraus, wodurch die Diffusivität von Zelltransportern maximiert wird. Dies steht im Einklang mit früheren, unabhängigen experimentellen Daten, für die es vor dieser Studie keine Erklärung gab.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die vorliegende Forschungsarbeit Licht auf die Bedeutung von Transporter-Fracht-Wechselwirkungen, beim Partikeltransports mittels amöboider Zellen, wirft und eine breite Grundlage für die Analyse und Modellierung komplexer Bio-Hybridsysteme und deren perspektivische Optimierung schafft.
KW  - biophysics
KW  - bio-hybrid system
KW  - particle transport
KW  - active transport
KW  - amoeboid motion
KW  - Biophysik
KW  - Bio-Hybridsystem
KW  - Partikeltransport
KW  - aktiven Transport
KW  - amöboide Bewegung
Y1  - 2021
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-490890
ER  - 
TY  - THES
A1  - Irmscher, Tobias
T1  - Enzymatic remodelling of the exopolysaccharide stewartan network
BT  - implications for the diffusion of nano-sized objects
BT  - Implikationen für die Diffusion von nanogroßen Objekte
N2  - In nature, bacteria are found to reside in multicellular communities encased in self-produced extracellular matrices. Indeed, biofilms are the default lifestyle of the bacteria which cause persistent infections in humans. The biofilm assembly protects bacterial cells from desiccation and limits the effectiveness of antimicrobial treatments. A myriad of biomolecules in the extracellular matrix, including proteins, exopolysaccharides, lipids, extracellular DNA and other, form a dense and viscoelastic three dimensional network. Many studies emphasized that a destabilization of the mechanical integrity of biofilm architectures potentially eliminates the protective shield and renders bacteria more susceptible to the immune system and antibiotics. Pantoea stewartii is a plant pathogen which infects monocotyledons such as maize and sweet corn. These bacteria produce dense biofilms in the xylem of infected plants which cause wilting of plants and crops. Stewartan is an exopolysaccharide which is produced by Pantoea stewartii and secreted as the major component to the extracellular matrix. It consists of heptasaccharide repeating units with a high degree of polymerization (2-4 MDa). In this work, the physicochemical properties of stewartan were investigated to understand the contributions of this exopolysaccharide to the mechanical integrity and cohesiveness of Pantoea stewartii biofilms. Therefore, a coarse-grained model of stewartan was developed with computational techniques to obtain a model for its three dimensional structural features. Here, coarse-grained molecular dynamic simulations revealed that the exopolysaccharide forms a hydrogel in which the exopolysaccharide chains arrange into a three dimensional mesh-like network. Simulations at different concentrations were used to investigate the influence of the water content on the network formation. Stewartan was further purified from 72 h grown Pantoea stewartii biofilms and the diffusion of bacteriophage and differently-sized nanoparticles (which ranged from 1.1 to 193 nm diameter) was analyzed in reconstituted stewartan solutions. Fluorescence correlation spectroscopy and single-particle tracking revealed that the stewartan network impeded the mobility of a set of differently-sized fluorescent particles in a size-dependent manner. Diffusion of these particles became more anomalous, as characterized by fitting the diffusion data to an anomalous diffusion model, with increasing stewartan concentrations. Further bulk and microrheological experiments were used to analyze the transitions in stewartan fluid behavior and stewartan chain entanglements were described. Moreover, it was noticed, that a small fraction of bacteriophage particles was trapped in small-sized pores deviating from classical random walks which highlighted the structural heterogeneity of the stewartan network. Additionally, the mobility of fluorescent particles 
also depended on the charge of the stewartan exopolysaccharide and a model of a molecular sieve for the stewartan network was proposed. The here reported structural features of the stewartan polymers were used to provide a detailed description of the mechanical properties of typically glycan-based biofilms such as the one from Pantoea stewartii. 
In addition, the mechanical properties of the biofilm architecture are permanently sensed by the embedded bacteria and enzymatic modifications of the extracellular matrix take place to address environmental cues. Hence, in this work the influence of enzymatic degradation of the stewartan exopolysaccharides on the overall exopolysaccharide network structure was analyzed to describe relevant physiological processes in Pantoea stewartii biofilms. Here, the stewartan hydrolysis kinetics of the tailspike protein from the ΦEa1h bacteriophage, which is naturally found to infect Pantoea stewartii cells, was compared to WceF. The latter protein is expressed from the Pantoea stewartii stewartan biosynthesis gene cluster wce I-III. The degradation of stewartan by the ΦEa1h tailspike protein was shown to be much faster than the hydrolysis kinetics of WceF, although both enzymes cleaved the β D GalIII(1→3)-α-D-GalI glycosidic linkage from the stewartan backbone. Oligosaccharide fragments which were produced during the stewartan cleavage, were analyzed in size-exclusion chromatography and capillary electrophoresis. Bioinformatic studies and the analysis of a WceF crystal structure revealed a remarkably high structural similarity of both proteins thus unveiling WceF as a bacterial tailspike-like protein. As a consequence, WceF might play a role in stewartan chain length control in Pantoea stewartii biofilms.
N2  - In der Natur lagern sich Bakterien zu großen und komplexen Gemeinschaften zusammen, die als Biofilme bezeichnet werden. Diese multizellulären Biofilme sind der Ursprung vieler langlebiger und gefährlicher Infektionskrankheiten. Die bakteriellen Zellen produzieren und umgeben sich mit einen biofilm-spezifischen Schleim, der aus einer Unzahl von Biomolekülen, wie z.B. Exopolysaccharide, Lipide und extrazelluläre DNA, besteht. Diese Biofilmarchitektur schützt Bakterien vor Austrocknung und begrenzen die Wirksamkeit von antimikrobiellen Wirkstoffen (z.B. Antibiotika). Viele Studien haben gezeigt, dass die Destabilisierung der mechanischen Festigkeit des Biofilmapparates eine neue Behandlungsstrategie darstellt, in der das bakterielle Schutzschild eliminiert wird, sodass die Zellen wieder anfälliger gegenüber dem menschlichen Immunsystem oder Antibiotika werden.
Pantoea stewartii ist ein Pflanzenpathogen, welches Mais und Süßmais befällt. Diese Bakterien produzieren Biofilme im Inneren der Pflanze, sodass der freie Wassertransport gestört wird. Daraufhin verwelken die Blätter und Früchte. In dieser Arbeit wurde das Exopolysaccharid Stewartan untersucht, welches lange Ketten ausbildet und als häufigste Komponente in den Biofilmen von Pantoea stewartii vorkommt. Dabei wurden die mechanischen Eigenschaften von Stewartan untersucht, um zu verstehen, wie diese den Biofilm beeinflussen. Dafür wurde eine Lösung aus mehreren Stewartan Molekülen computergestützt simuliert. Hierbei konnte beobachtet werden, dass die Stewartan Ketten ein dreidimensionales Netzwerk ausbilden, welches Poren aufweist. Außerdem wurde Stewartan aus Pantoea stewartii Biofilmen isoliert und die Diffusion von verschieden großen Nanopartikeln in dem Exopolysaccharidnetzwerk untersucht. Je höher die Stewartankonzentration war, desto mehr wurde die Diffusion der Nanopartikeln abgebremst. Außerdem wurden große Partikel stärker von dem Netzwerk zurückgehalten. Diese Untersuchungen wurden auf die Diffusion von Bakteriophagen, das sind Viren, die spezifisch Bakterien infizieren, ausgeweitet. Infolgedessen wurde gezeigt, dass Bakteriophagen in kleine Stewartanporen feststecken können. Die Diffusion all dieser Partikeln war aber auch abhängig von der Oberflächenladung des Partikels. Folglich bildet Stewartan ein Netzwerk aus, welches ganz spezifisch den Transport von Molekülen mit bestimmten Eigenschaften unterbindet.  
Außerdem ist bekannt, dass die Bakterien in der Lage sind, die mechanischen Eigenschaften des Biofilms zu modulieren, um sie an Veränderungen in der Umgebung anzupassen. Dies geschieht über bakterielle Enzyme. Daher wurde in dieser Arbeit der enzymatische Abbau von Stewartan untersucht, der eine dramatische Änderung der Eigenschaften des Biofilms zufolge haben kann. Dabei wurde die Stewartan Spaltung durch das Enzym WceF untersucht, welches von Pantoea stewartii produziert wird. Dieses Enzym spaltete die Stewartanketten nur sehr langsamen, sodass das Stewartannetzwerk erhalten blieb. Die Ergebnisse wurden mit dem tailspike Protein verglichen, welches von dem ΦEa1h Bakteriophagen produziert wird, dem natürlichen Feind des Bakteriums. Im Gegensatz zu WceF, baute das tailspike Protein Stewartan deutlich schneller ab und die gesamte mechanische Festigkeit des Netzwerkes wurde beseitigt. Beide Enzyme, trotz der unterschiedlichen Aktivität, besitzen eine sehr ähnliche Struktur, was vermuten lässt, dass sie von einem gleichen Vorgängerprotein abstammen. In dieser Arbeit wird vorgeschlagen, dass WceF möglicherweise in der Kettenlängekontrolle von Stewartan involviert ist.
T2  - Enzymatische Remodellierung des Exopolysaccharid-Stewartan-Netzwerkes
KW  - biofilm
KW  - Pantoea stewartii
KW  - stewartan
KW  - exopolysaccharide
KW  - coarse grained molecular dynamics
KW  - microviscosity
KW  - Mikroviskosität
KW  - coarse grained Molekulardynamiken
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-472486
ER  -