@phdthesis{Schmidt2015,
  author    = {Schmidt, Andreas},
  title     = {Charakterisierung der Lipopolysaccharid-Bindungseigenschaften von Adh{\"a}sionsproteinen aus Salmonella-Bakteriophagen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-79529},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {VIII, 114},
  year      = {2015},
  abstract  = {Die Interaktionen von komplexen Kohlenhydraten und Proteinen sind ubiquit{\"a}r. Sie spielen wichtige Rollen in vielen physiologischen Prozessen wie Zelladh{\"a}sion, Signaltransduktion sowie bei viralen Infektionen. Die molekularen Grundlagen der Interaktion sind noch nicht komplett verstanden. Ein Modellsystem f{\"u}r Kohlenhydrat-Protein-Interaktionen besteht aus Adh{\"a}sionsproteinen (Tailspikes) von Bakteriophagen, die komplexe Kohlenhydrate auf bakteriellen Oberfl{\"a}chen (O-Antigen) erkennen. Das Tailspike-Protein (TSP), das in dieser Arbeit betrachtet wurde, stammt aus dem Bakteriophagen 9NA (9NATSP). 9NATSP weist eine hohe strukturelle Homologie zum gut charakterisierten TSP des Phagen P22 (P22TSP) auf, bei einer niedriger sequenzieller {\"A}hnlichkeit. Die Substratspezifit{\"a}ten beider Tailspikes sind {\"a}hnlich mit Ausnahme der Toleranz gegen{\"u}ber den glucosylierten Formen des O-Antigens. Die Struktur der beiden Tailspikes ist bekannt, sodass sie ein geeignetes System f{\"u}r vergleichende Bindungsstudien darstellen, um die strukturellen Grundlagen f{\"u}r die Unterschiede der Spezifit{\"a}t zu untersuchen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der ELISA-like tailspike adsorption assay (ELITA) etabliert, um Binderpaare aus TSPs und O-Antigen zu identifizieren. Dabei wurden 9NATSP und P22TSP als Sonden eingesetzt, deren Bindung an die intakten, an die Mikrotiterplatte adsorbierten Bakterien getestet wurde. Beim Test einer Sammlung aus 44 Salmonella-St{\"a}mmen wurden St{\"a}mme identifiziert, die bindendes O-Antigen exprimieren. Gleichzeitig wurden Unterschiede in der Bindung der beiden TSPs an Salmonella-St{\"a}mme mit gleichem O-Serotyp beobachtet. Die Ergebnisse der ELITA-Messung wurden qualitativ durch eine FACS-basierte Bindungsmessung best{\"a}tigt. Zus{\"a}tzlich erm{\"o}glichte die FACS-Messung bei St{\"a}mmen, die teilweise modifizierte O-Antigene herstellen, den Anteil an Zellen mit und ohne Modifikation zu erfassen. Die Oberfl{\"a}chenplasmonresonanz (SPR)-basierten Interaktionsmessungen wurden eingesetzt, um Bindungsaffinit{\"a}ten f{\"u}r eine TSP-O-Antigen Kombination zu quantifizieren. Daf{\"u}r wurden zwei Methoden getestet, um die Oligosaccharide auf einem SPR-Chip zu immobilisieren. Zum einen wurden die enzymatisch hergestellten O-Antigenfragmente mit einem bifunktionalen Oxaminadapter derivatisiert, der eine prim{\"a}re Aminogruppe f{\"u}r die Immobilisierung bereitstellt. Ein Versuch, diese Oligosaccharidfragmente zu immobilisieren, war jedoch nicht erfolgreich. Dagegen wurde das nicht derivatisierte Polysaccharid, bestehend aus repetitivem O-Antigen und einem konservierten Kernsaccharid, erfolgreich auf einem SPR-Chip immobilisiert. Die Immobilisierung wurde durch Interaktionsmessungen mit P22TSP best{\"a}tigt. Durch die Immobilisierung des Polysaccharids sind somit quantitative SPR-Bindungsmessungen mit einem polydispersen Interaktionspartner m{\"o}glich. Eine Auswahl von Salmonella-St{\"a}mmen mit einer ausgepr{\"a}gt unterschiedlichen Bindung von 9NATSP und P22TSP im ELITA-Testsystem wurde hinsichtlich der Zusammensetzung des O-Antigens mittels HPLC, Kapillargelelektrophorese und MALDI-MS analysiert. Dabei wurden nicht-st{\"o}chiometrische Modifikationen der O-Antigene wie Acetylierung und Glucosylierung detektiert. Das Ausmaß der Glucosylierung korrelierte negativ mit der Effizienz der Bindung und des Verdaus durch die beiden TSPs, wobei der negative Effekt bei 9NATSP weniger stark ausgepr{\"a}gt war als bei P22TSP. Dies stimmt mit den Literaturdaten zu Infektivit{\"a}tsstudien mit 9NA und P22 {\"u}berein, die mit St{\"a}mmen mit vergleichbaren O-Antigenvarianten durchgef{\"u}hrt wurden. Die Korrelation zwischen der Glucosylierung und Bindungseffizienz konnte strukturell interpretiert werden. Auf Grundlage der O-Antigenanalysen sowie der Ergebnisse der ELITA- und FACS-Bindungstests wurden die Salmonella-St{\"a}mme Brancaster und Kalamu identifiziert, die ann{\"a}hernd quantitativ glucosyliertes O-Antigen exprimieren. Damit eignen sich diese St{\"a}mme f{\"u}r weiterf{\"u}hrende Studien, um die Zusammenh{\"a}nge zwischen der Spezifit{\"a}t und der Organisation der Bindestellen der beiden TSPs zu untersuchen.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Olszewska2015,
  author    = {Olszewska, Agata},
  title     = {Forming magnetic chain with the help of biological organisms},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-89767},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {101},
  year      = {2015},
  abstract  = {Magnetite nanoparticles and their assembly comprise a new area of development for new technologies. The magnetic particles can interact and assemble in chains or networks. Magnetotactic bacteria are one of the most interesting microorganisms, in which the assembly of nanoparticles occurs. These microorganisms are a heterogeneous group of gram negative prokaryotes, which all show the production of special magnetic organelles called magnetosomes, consisting of a magnetic nanoparticle, either magnetite (Fe3O4) or greigite (Fe3S4), embedded in a membrane. The chain is assembled along an actin-like scaffold made of MamK protein, which makes the magnetosomes to arrange in mechanically stable chains. The chains work as a compass needle in order to allow cells to orient and swim along the magnetic field of the Earth. The formation of magnetosomes is known to be controlled at the molecular level. The physico-chemical conditions of the surrounding environment also influence biomineralization. The work presented in this manuscript aims to understand how such external conditions, in particular the extracellular oxidation reduction potential (ORP) influence magnetite formation in the strain Magnetospirillum magneticum AMB-1. A controlled cultivation of the microorganism was developed in a bioreactor and the formation of magnetosomes was characterized. Different techniques have been applied in order to characterize the amount of iron taken up by the bacteria and in consequence the size of magnetosomes produced at different ORP conditions. By comparison of iron uptake, morphology of bacteria, size and amount of magnetosomes per cell at different ORP, the formation of magnetosomes was inhibited at ORP 0 mV, whereas reduced conditions, ORP - 500 mV facilitate biomineralization process. Self-assembly of magnetosomes occurring in magnetotactic bacteria became an inspiration to learn from nature and to construct nanoparticles assemblies by using the bacteriophage M13 as a template. The M13 bacteriophage is an 800 nm long filament with encapsulated single-stranded DNA that has been recently used as a scaffold for nanoparticle assembly. I constructed two types of assemblies based on bacteriophages and magnetic nanoparticles. A chain - like assembly was first formed where magnetite nanoparticles are attached along the phage filament. A sperm - like construct was also built with a magnetic head and a tail formed by phage filament. The controlled assembly of magnetite nanoparticles on the phage template was possible due to two different mechanism of nanoparticle assembly. The first one was based on the electrostatic interactions between positively charged polyethylenimine coated magnetite nanoparticles and negatively charged phages. The second phage -nanoparticle assembly was achieved by bioengineered recognition sites. A mCherry protein is displayed on the phage and is was used as a linker to a red binding nanobody (RBP) that is fused to the one of the proteins surrounding the magnetite crystal of a magnetosome. Both assemblies were actuated in water by an external magnetic field showing their swimming behavior and potentially enabling further usage of such structures for medical applications. The speed of the phage - nanoparticles assemblies are relatively slow when compared to those of microswimmers previously published. However, only the largest phage-magnetite assemblies could be imaged and it is therefore still unclear how fast these structures can be in their smaller version.},
  language  = {en}
}