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Mit der vorliegenden Arbeit sollten mit Hilfe elektronenmikroskopischer Methoden verschiedene Liposomen-DNA-Komplexe zum Gentransfer charakterisiert sowie die Aufnahme und Verteilung in der Zellkultur untersucht werden. Dabei waren vor allem solche Präparationen von besonderem Interesse, die in unserer Arbeitsgruppe 'Drug Targeting' getestet oder entwickelt und verwendet wurden, wie Sendai-Virus Liposomen (HVJ-Liposomen), Virosomen sowie DAC-Chol und DOCSPER-Liposomen als Vertreter der kationischen Lipide. Im ersten Teil der Arbeit wurden fusogene Liposomen und Virosomen charakterisiert. Bei diesen Untersuchungen wurden folgende Ergebnisse erzielt: ·Sendai-Viren fusionieren mit Liposomen unterschiedlicher Lipidzusammensetzung. ·Die daraus resultierenden HVJ-Liposomen sind mit elektronenmikroskopischen Methoden identifizierbar. ·Die Spikes auf den HVJ-Liposomen besitzen fusogene Eigenschaften. ·HVJ-Liposomen eignen sich auf Grund der geringen Ausbeute sowie der geringen Transfektionseffizienz nicht zum in vitro Gentransfer. ·Virosomen stellen einen weiteren Typ fusogener Gentransfervesikel dar. ·Ihre Größe und fusogenen Eigenschaften sind abhängig von der externen Zugabe einer optimierten Lipidmischung. ·Im Innenraum der Virosomen kann mit Poly-L-Lysin vorkomplexierte DNA verkapselt werden. ·Die fusogenen Eigenschaften der Virosomen wurden mit Hilfe immunelektronenmikroskopischer Techniken und monoklonaler Antikörper gegen Hämagglutinin/Neuraminidase und das Fusionsprotein sowie mit polyklonalen Antiseren gezeigt. ·An Hand goldmarkierter DNA sind Virosomen nach der Transfektion in der Zelle nachweisbar. Da in unserer Arbeitsgruppe bevorzugt kationische Liposomen zum Gentransfer verwendet werden, wurde auch die Struktur der Liposomen untersucht und folgende Ergebnisse dokumentiert: ·Die Struktur und die Größe kationischer Liposomen werden hauptsächlich durch die Lipidzusammensetzung bestimmt. ·Die Bildung von Liposomen-DNA-Komplexen ist mit einer Größenzunahme der Komplexe gekoppelt. ·Die Anzahl gebundener Plasmide steigt mit der Größe der Lipoplexe. ·Gentransferaktive Lipopolyplexe (mit Protaminsulfat komplexierte DNA und DAC-Chol- Liposomen) sind kleiner als Lipoplexe. Ihre Struktur wird von der Zusammensetzung bestimmt. Eine weitere wichtige Frage betrifft den Weg der Gencarrier in der Zelle. Kenntnisse über diese Vorgänge sind vorteilhaft, um die einzelnen Schritte zu verstehen und möglichst gezielt zu verbessern. Bei der Untersuchung der Partikel im Hinblick auf zelluläre Barrieren beim Gentransfer konnten folgende Ergebnisse erzielt werden: ·Die Bindung der Partikel an die Zellmembran und Aufnahme sind abhängig von den eingesetzten Zellen und Komplexen sowie derInkubationszeit. ·Die Aufnahme erfolgt über endozytotische Mechanismen, wobei Lipopolyplexe schneller als Lipoplexe in die Zellen gelangen. Nicht alle gebundenen Komplexe werden aufgenommen. ·Die aufgenommenen Partikel befinden sich in Endosomen und werden ins Innere der Zelle transportiert. ·Freisetzung der DNA und Eintritt in den Zellkern über Kernporen konnte nicht beobachtet werden. ·DNA-haltige Vesikel in Kernnähe deuten auf einen weiteren Mechanismus hin (Vesikeltransfer zum Zellkern).
Structure and reactivity of a biological soil crust from a xeric sandy soil in Central Europe
(2004)
The investigation was designed to explore the structure, composition and activity of a biological soil crust on an acidic, sandy soil from a temperate climate. The crust covers several hundreds of square meters on the hilltop of a large terminal moraine. The conjugate alga Zygogonium ericetorum forms the essential matrix for the crust, a dense web of algal filaments with interspersed lichens and mosses. The crust is composed of three layers, with an uppermost layer consisting nearly entirely of a dense algal mat. In lower layers, a parasitic fungus, penetrating the algal cells, is another important component of the crust community. In this soil crust, photosynthetic and respiratory activity is stabilized at low water activities.
In order to provide further evidence of damage mechanisms predicted by the recent solid-state transformation creep (SSTC) model, direct observation of damage accumulation during creep of Al-3.85Mg was made using synchrotron X-ray refraction. X-ray refraction techniques detect the internal specific surface (i.e. surface per unit volume) on a length scale comparable to the specimen size, but with microscopic sensitivity. A significant rise in the internal specific surface with increasing creep time was observed, providing evidence for the creation of a fine grain substructure, as predicted by the SSTC model. This substructure was also observed by scanning electron microscopy.
The chemical nature, the number length of integrated building blocks, as well as their sequence structure impact the phase morphology of multiblock copolymers (MBC) consisting of two non-miscible block types. It is hypothesized that a strictly alternating sequence should impact phase segregation. A library of well-defined MBC obtained by coupling oligo(epsilon-caprolactone) (OCL) of different molecular weights (2, 4, and 8 kDa) with oligotetrahydrofuran (OTHF, 2.9 kDa) via Steglich esterification results in strictly alternating (MBCalt) or random (MBCran) MBC. The three different series has a weight average molecular weight (M-w) of 65 000, 165 000, and 168 000 g mol(-1) for MBCalt and 80 500, 100 000, and 147 600 g mol(-1) for MBCran. When the chain length of OCL building blocks is increased, the tendency for phase segregation is facilitated, which is attributed to the decrease in chain mobility within the MBC. Furthermore, it is found that the phase segregation disturbs the crystallization by causing heterogeneities in the semi-crystalline alignment, which is attributed to an increase of the disorder of the OCL semi-crystalline alignment.
The plasma membrane of mammalian cells links transmembrane receptors, various structural components, and membrane-binding proteins to subcellular processes, allowing inter- and intracellular communication. Therefore, membrane-binding proteins, together with structural components such as actin filaments, modulate the cell membrane in their flexibility, stiffness, and curvature. Investigating membrane components and curvature in cells remains challenging due to the diffraction limit in light microscopy. Preparation of 5–15-nm-thin plasma membrane sheets and subsequent inspection by metal replica transmission electron microscopy (TEM) reveal detailed information about the cellular membrane topology, including the structure and curvature. However, electron microscopy cannot identify proteins associated with specific plasma membrane domains. Here, we describe a novel adaptation of correlative super-resolution light microscopy and platinum replica TEM (CLEM-PREM), allowing the analysis of plasma membrane sheets with respect to their structural details, curvature, and associated protein composition. We suggest a number of shortcuts and troubleshooting solutions to contemporary PREM protocols. Thus, implementation of super-resolution stimulated emission depletion (STED) microscopy offers significant reduction in sample preparation time and reduced technical challenges for imaging and analysis. Additionally, highly technical challenges associated with replica preparation and transfer on a TEM grid can be overcome by scanning electron microscopy (SEM) imaging. The combination of STED microscopy and platinum replica SEM or TEM provides the highest spatial resolution of plasma membrane proteins and their underlying membrane and is, therefore, a suitable method to study cellular events like endocytosis, membrane trafficking, or membrane tension adaptations.