Statistical model identification : dynamical processes and large-scale networks in systems biology

Magdeburg, Univ., Fak. für Verfahrens- und Systemtechnik, Diss., 2014

Statistical model identification : dynamical processes and large-scale networks in systems biology

Magdeburg, Univ., Fak. für Verfahrens- und Systemtechnik, Diss., 2014

Optimierung der Extraktion von Naturstoffen aus Bodenbakterien und filamentösen Pilzen

Der Begriff der Aufarbeitung beschreibt die verfahrenstechnischen Grundoperationen zur Isolierung des im Fermenter enthaltenen Wertproduktes. Bei der mikrobiellen Herstellung verschiedenster Produkte ist die Aufarbeitung aber der kosten- und arbeitsintensivste Faktor, so dass Optimierungen hinsichtlich der Effizienz wichtig sind. Die vorliegende Arbeit wurde im Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung angefertigt. Die Arbeitsgruppe Mikrobielle Wirkstoffe beschäftigt sich mit der Suche nach neuen antibiotisch wirkenden Sekundärmetaboliten aus Bodenbakterien und filamentösen Pilzen. Die Feststoff- Flüssig- Extraktion wird dabei zur Isolierung der Sekundärmetabolite genutzt. Das Myzel wird standardmäßig im Labormaßstab mit einer 30-minütigen Extraktion im Ultraschallbad behandelt. Die durchgeführten Versuche zeigen jedoch, dass andere Methoden des Leistungseintrages weniger Zeit beanspruchen, höhere Substanzausbeuten hervorbringen können und geringere Lösungsmittelvolumen zur Extraktion der Sekundärmetabolite genutzt werden können. Doch neben den genannten Vorteilen zeigte sich auch, dass der Verschmutzungsgrad mit intrazellulären Substanzen durch den mechanischen Energieeintrag zunehmen kann. (...) Neben der Feststoff- Flüssig- Extraktion des Myzels spielt auch die Extraktion eines standardmäßig eingesetzten Adsorberharzes XAD16 in der Arbeitsgruppe MWIS eine große Rolle. Dies wird zur Adsorption der Sekundärmetabolite aus der Fermentationsbrühe oder Überstand genutzt, nach der Fermentation mittels Filtration abgeerntet und anschließend extrahiert. Für diesen Schritt wurden verschiedene Downstreammethoden mit unterschiedlichen Lösungsmittelvolumen und Extraktionszeiten hinsichtlich der Substanzausbeute untersucht. (...)

Methodenvalidierung zum Nachweis von Pestiziden in fetthaltigen Lebensmitteln nach QuEChERS mittels LC-MS/MS-Verfahren

Die Arbeit befasst sich mit der Vslidierung einer analytischen Methode zur Bestimmung von Pflanzenschutzmittelrückständen in fetthaltigen Lebensmitteln. Dazu erfolgte die Anpassung der QuEChERS-Methode, welche zuvor bei dem SGS Institut Fresenius nur für nicht fetthaltige Lebensmittel angewendet wurde. Vorgestellt wird die Validierung von drei Pstizid-Analyten in den Lebensmittelmatrices Sonnenblumenöl und Kürbiskerne. Die Proben wurden mit der angepassten QuEChERS-Methode aufgearbeitet und mittels Kopplung von Flüssigchromatographie und Massenspektrometrie analysiert

Molekulare Charakterisierung der Interaktion des COP9-Signalosoms mit NF-[Kappa]B/RelA und I[Kappa]Bα

Magdeburg, Univ., Fak. für Naturwiss., Diss., 2014

Etablierung von Kallus- und Suspensionskulturen bei Tagetes erecta L.

Diese Arbeit soll im Rahmen eines kooperationsforschungsvorhabens des Julius Kühn-Institutes in Quedlinburg und der Technischen Universität Wien einen Beitrag zur Aufklärung des Syntheseweges von gelben Flavonolen in der Pflanzengattung Tagetes leisten. Angesiedelt ist dieses Forschungsvorhaben im Institut für Züchtungsforschung an gartenbaulichen Kulturen (JKI) und im Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und Technische Biowissenschaften (TU Wien). Im Mittelpunkt steht dabei die Aufklärung des Syntheseweges von gelben Flavonolen (Halbwirth et al., 2004). Innerhalb dieses Synthesewegs ist die Hydroxylierung von Quercetin zu Quercetagetin durch das Enzym Flavonol-6-hydroxylase (F6H) von besonderem Interesse. Die für die F6H kodierenden Gene könnten zum Beispiel anhand einer Pflanze lokalisiert werden, die aufgrund einer Mutation keine F6H-Aktivität aufweist. Bisher wurden keine derartigen Mutanten bei Tagetes gefunden. Für Mutationsversuche zur Klärung von Fragen der Biosynthese oder des Abbaus von sekundären Pflanzenstoffen sind Gewebekulturen besonders geeignet (Heß, 1992). Für die weitere Forschung sollen im Rahmen dieser Arbeit Kalluskulturen von den Tagetes erecta-Sorten „Antigua“ und „Bianca“ etabliert werden. Sieben Kulturmedien und vier Explantattypen wurden von der Autorin ausgewählt und sollen hinsichtlich der Kallusinduktion getestet werden. Der Einfluss von drei Belichtungsvarianten auf die Kallusinduktion wird untersucht. Der etablierte Kallus soll in Suspension überführt werden. Die Suspensionskulturen können für molekularbiologische Arbeiten, Mutationsversuche sowie Versuche zur Flavonolsynthese verwendet werden. (...)

Development of an in vitro model for studying aneurysms

The aims of this project was to develop an arterial aneurysm using either enzymatic or laser degradation of the arterial wall without affecting the viability of the tissue and to cultivate the arteries under pulsatile flow conditions in a vascular bioreactor with a view to investigate the progress of the disease. Characteristics of aneurysms are the degradation of smooth muscle cells, collagen and elastin. Detached smooth muscle cells and degradation of the collagen matrix and elastin fibres were observed in arteries degraded with enzymes elastase and collagenase. Only remnants of the arterial wall were detected after cultivation. This might be a suitable model for late stage aneurysms. Arteries treated with the laser system showed no charring or heat damage of the not dissected area. Collagen matrix, smooth muscle cells and elastin fibres were intact. A clear defined cut was made in a depth of 200 μm and tissue was removed. Following cultivation of these arteries a dilation of the laser-eroded area was observed. This model can mimic atherosclerotic aneurysms, when plaques weaken the tunica media of the blood vessel wall and rupture. Limitations of this study were contamination of the bioreactor system and a low number of cultivations. The aim to generate a living arterial aneurysm in vitro was not achieved. Tissue viability decreased to the level of negative controls after cultivation.

Charakterisierung von Kartoffelpflanzen mit reduzierter THT-Genexpression

Diese Masterarbeit wurde im Verlauf des Sommersemesters 2014 am Leibniz Institut für Pflanzenbiochemie (IPB) in Halle angefertigt. Gegenstand dabei war die Charakterisierung von Kartoffelpflanzen (Solanum tuberosum cv Désirée), welche durch RNA-Interferenz reduzierte Mengen der Tyramin-Hydroxyzimtsäure-Transferase (THT) besaßen. Durch Southern- und Northern-Blot-Analysen wurden die korrekte Insertion als auch der RNAi-Effekt überprüft und bestätigt. Infizierte Blätter und die dazugehörenden Infektionstropfen wurden in Methanol gelöst und massenspektrometrisch nachgewiesen. Darauf aufbauend wurde das Wachstum von Phytophthora infestans auf transformierten Linien untersucht, wobei dessen Biomasse nach 3-tägiger Infektion durch qPCR bestimmt wurde. Während der Betreuung der transformierten Linien in Sterilkultur wurde ein Phänotyp ersichtlich. Nach Dokumentation der äußeren Erscheinungen und nach Prüfung auf Einfluss von Pathogenen, wurden diese Pflanzen für Knollenversuche im Gewächshaus ausgepflanzt und analysiert. Zuletzt wurde die Sequenz von THT analysiert und kloniert, woraufhin drei Fragmente generiert wurden, welche für weitere Versuche genutzt werden können.

PassPork : Nachweis von pathogenen Keimen in Schweinefleisch

PassPork ist eine neuartige Methode zum Nachweis von pathogenen Keimen in Schweinefleisch. Oftmals sind mikrobielle Nachweismethoden langwierig, kostenintensiv oder zu komplex, aus diesem Grund haben sich europäische Forschungslabore zusammengeschlossen und an einer kostengünstigen, einfachen, schnellen und sensitiven Nachweismethode gearbeitet. Die PassPork-Methode arbeitet nach dem Lateral-Flow-Prinzip und somit besteht der Test aus einem LFD, in welches die Probe eingeführt wird und einem Reader, der die Proben auswerten kann. Alle Schritte von der Probenentnahme am Schlachthof, über die Probenpräparation im Labor und der Probenauswertung sollen validiert werden. Die Validierung erfolgt in drei Testreihen. Hierfür wird die PassPork-Methode mit klassischen Methoden verglichen. Ein weiterer Bestandteil der Arbeit ist die Bestimmung des Detektionslimits, welches mit Hilfe von Glycerinkulturen ermittelt wird. Die Auswertung der Ergebnisse zeigt, dass die Methode derzeit noch zu unausgereift ist und Potential zur Optimierung besitzt. Die Methode kann in diesem Augenblick keine bestehenden, diagnostischen Schnellnachweismethoden ersetzten.

Qualifizierung einer Destillationsapparatur für die Herstellung von gereinigtem Wasser nach PhEur 8

In der Arbeit wird die Qualifizierung eines Wasserdestillationsapperates durchgeführt. Die Qualifizierung beinhaltet die Designqualifizierung (DQ), Installationsqualifizierung (IQ), die Funktionsqualifizierung (OQ) und die Leistungsqualifizierung (PQ). Die Qualifizierung wird nach GMP durchgeführt. GMP ist die Richtlinie für die Qualifizierung von Geräten und die Herstellung von Arzneimitteln. Bei der Leistungsqualifizierung wird das hergestellte Wasser nach dem europäischen Arzneibuch überprüft. Es werden drei Prüfungen durchgeführt, um die Menge an Mikroorganismen, die Leitfähigkeit und den TOC-Wert zu bestimmen. Die erhaltenen Ergebnisse und Messwerte werden in Qualifizierungsprotokollen zusammengefasst, aus denen hervorgeht, ob der geprüfte Wasserdestillierapperat den Anforderungen entspricht.

Funktionelle Charakterisierung von mtch2 im Zebrafischmodell

Die steigende Zahl von Erkrankungen in Folge von Adipositas ist ein weltweites Gesundheitsproblem unserer Zeit. Genomweite Assoziationsstudien konnten single-nucleotide polymorphisms identifizieren, die in Zusammenhang mit Adipositas stehen könnten, darunter auch MTCH2. Weiterführende Untersuchungen konnten zeigen, dass MTCH2 eine regulatorische Rolle bei der Adipogenese einnimmt. Da mtch2 auch im Zebrafisch in verschiedenen Geweben und Organen wie Leber, Darm und Fettgewebe exprimiert wird, liegt die Vermutung nahe, dass es in diesen Organen und Geweben eine Funktion aufweist. Diese Funktion sollte über einen Morpholino-induzierten Knockdown des Gens und die Analyse des Phänotyps der Morpholino-injizierten Fische näher analysiert werden. Der Knockdown von mtch2 im Zebrafisch wurde mit Hilfe zweier Splice-Morpholinos induziert und über quantitative Real Time PCR identifiziert. Die Auswirkungen des Knockdowns auf die Entwicklung von Leber und Darm der Fische wurde über spezifische Marker mit der Methode der In situ Hybridisierung untersucht. Die Adipozytenbildung wurde durch Nilrotfärbung analysiert und über die Fütterung der Fische mit fluoreszierenden Beads mit dem Essverhalten in Zusammenhang gebracht. Bei beiden Morpholinos führte der Knockdown von mtch2 an Tag 4 der Entwicklung der Morpholino-injizierten Zebrafische zu Auffälligkeiten in der Ausbildung von Leber und Darm der Fische, die aber nicht mit einer generellen Störung der Entwicklung der Tiere einherging. An Tag 8 der Entwicklung der Zebrafische zeigte sich hingegen, dass die Tiere im Gegensatz zu den Kontroll-injizierten Fischen insgesamt kleiner beziehungsweise unterentwickelt waren, wobei dieser Umstand nicht mit ihrem Essverhalten in Zusammenhang gebracht werden konnte. Zudem konnte eine reduzierte Adipozytenbildung in den Morpholino-injizierten Zebrafischen festgestellt werden. (...)

Nonlinear dynamics of Poly(hydroxyalkanoate) production in Ralstonia eutropha and Rhodospirillum rubrum

Magdeburg, Univ., Fak. für Elektrotechnik und Informationstechnik, Diss., 2015

Interactions of the adaptor proteins AP2 and 14-3-3 with the presynaptic scaffolding protein Bassoon

Magdeburg, Univ., Fak. für Naturwiss., Diss., 2015

Molekularbiologische Charakterisierung mikrobieller Populationen in zweistufigen Biogasanlagen

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung von molekularbiologischen Methoden zur Identifizierung von Mikroorganismen, die in den Proben aus der Versäuerungsstufe von zweistufigen Biogasanlagen enthalten sind. Der Zellaufschluss und die DNA-Isolierung aus der Biomasse werden optimiert. Die Untersuchung der zu verschiedenen Zeitpunkten gelieferten Proben erfolgt mit folgenden Methoden: Bestimmung der Anzahl aerober Keime, Zellaufschluss und DNA-Isolierung, Kolonie-Polymerasekettenreaktion mit universellen Bakterienprimern und dem Anlegen einer Klonbibliothek. Durch die Optimierung der Methoden sollen möglichst viele Arten von Mikroorganismen identifiziert werden.

mTOR-Inhibition als Therapieansatz zur Behandlung von Meningeomen

Magdeburg, Univ., Fak. für Naturwiss., Diss., 2015