Eine neue Form der Pyruvatkinase in Säugerspermien

Nach Homogenisation ejakulierter Eberspermien und Zentrifugation des Homogenates blieben mehr als 60% der Aktivität des glykolytischen Enzyms Pyruvatkinase (PK) an Zellfragmenten im Sediment gebunden. Diese strukturgebundene PK wurde als PK-S bezeichnet. Das Detergenz Triton X-100 führte nicht zur Ablösung der PK-S; mit Trypsin konnten jedoch rund 80% der PK-S ohne Verlust an Aktivität von den Strukturen gelöst und durch kombinierte Kationenaustausch- und Hydrophobizitätschromatographie gereinigt werden (spezifische Aktivität: 116,7 U/mg Protein). Die lösliche PK aus Eberspermien konnte ebenfalls durch ein ähnliches Verfahren angereichert werden. Im Gel (SDS-PAGE) zeigten die Untereinheiten der PK-S mit 64.400 eine geringfügig größere relative Molekülmasse als die der PK-M1 aus Kaninchenmuskel (62.000). Die kinetischen Eigenschaften der abgelösten PK-S als auch der noch an Spermienstrukturen gebundenen PK-S und der löslichen PK aus Eberspermien waren sehr ähnlich und entsprachen der M1-Isoform der PK. Antikörper gegen Kaninchenmuskel-PK (Anti-PK-M1) reagierten auch mit der löslichen PK und der PK-S aus Eberspermien. Edman-Abbau der ersten 19 Aminosäuren zeigte, dass die tryptisch abgelöste PK-S am N-Terminus um 5 Aminosäuren gegenüber nativer PK-M1 verlängert ist, während der C-Terminus der erhaltenen PK-S-Sequenz mit einem meist nahe dem N-Terminus gelegenen Sequenzabschnitt der PK-M1 und -M2 übereinstimmt. Die N-terminale Verlängerung der nativen PK-S enthält sicherlich mehr als die nach tryptischer Lyse nachgewiesenen 5 Aminosäuren. Vergleiche der Aminosäure- und übersetzten Nukleotidsequenzen sowie die kinetischen Eigenschaften lassen vermuten, dass die PK-S, wie die PK-M1 und PK-M2, vom PKM-Gen codiert wird. Gegen die gereinigte PK-S wurden Antikörper in Kaninchen produziert. Da das Antiserum nicht ausreichend spezifisch für PK-S war, wurden aus ihm affinitätschromatographisch Antikörper (Anti-PK-S) isoliert, die hohe Affinität zu einem synthetisierten PK-S-Peptid (13 N-terminale Aminosäuren der tryptisch abgelösten PK-S) hatten. Dieses Anti-PK-S-Präparat war spezifisch für PK-S; es reagierte weder mit Kaninchenmuskel-PK noch mit löslicher PK oder anderen Proteinen aus Eberspermien. Anti-PK-S und Anti-PK-M1 wurden zur Lokalisierung von PK-S und löslicher PK in Spermien von Eber, Bulle und Mensch sowie in Schnitten von Eberhoden eingesetzt. Mit Anti-PK-S wurden der Bereich des Akrosoms und das lange flagellare Hauptstück sowie der Übergangsbereich zwischen Kopf und Mittelstück von Eberspermien fluoreszenzmarkiert, wogegen das kurze, die Mitochondrien enthaltende Mittelstück des Flagellums und der postakrosomale Kopfbereich nur mit Anti-PK-M1 markiert wurden. Immunogoldmarkierung in elektronenmikroskopischen Bildern bestätigte die Lokalisierung von PK-S im Akrosombereich. Im Hauptstück banden Anti-PK-M1 und Anti-PK-S an die fibröse Scheide. Glyzerinaldehyd-3-phosphat Dehydrogenase (GAPDH) konnte von mir ebenfalls im Akrosombereich, im Übergangsbereich zwischen Kopf und Mittelstück und an der fibrösen Scheide detektiert werden. Auch an Bullen- und Humanspermien konnte über Immunogoldmarkierung PK und vermutlich GAPDH an der fibrösen Scheide gezeigt werden. Im Akrosombereich dieser Spermien waren die Nachweise von PK und GAPDH jedoch nicht sicher. In Eberhodenschnitten war die PK-S erstmals, oder zumindest vermehrt, in den elongierenden Spermatiden über Fluoreszenzmarkierung nachweisbar, während andere, vermutlich somatische PK vermehrt in den früheren Stadien (Spermatogonien, aber auch in den Spermatozyten und runden Spermatiden) auftrat. Für die GAPDH zeigte sich ein ähnlicher Entwicklungsverlauf. Die Ergebnisse zeigen, dass in Eberspermien zwei Isoformen der PK auftreten: eine N-terminal verlängerte, strukturgebundene Form, die PK-S, und eine lösliche Form, die beide der PK-M1 ähneln. Der ungewöhnliche N-Terminus der PK-S dient vermutlich der spezifischen räumlichen Anordnung der PK-S im Akrosombereich und an der fibrösen Scheide, nicht aber der Modulation kinetischer Eigenschaften. Meine Untersuchungen stützen die Hypothese, dass in bestimmten Kompartimenten von Säugerspermien die Glykolyse durch Verankerung einiger ihrer Enzyme strukturell hochgeordnet ist. Dadurch wird vermutlich die Versorgung der Mitochondrien-freien Regionen mit ATP sichergestellt. Man kann diese Organisation als Anpassung des Stoffwechsels von Spermien deuten, bei denen die Mitochondrien in einem kleinen Bereich (Mittelstück) hinter dem Spermienkopf kompartimentiert sind. Im Hauptstück des Flagellums könnte die Glykolyse ATP für die Spermienmotilität liefern, im Akrosombereich für die Verhinderung einer vorzeitigen Akrosomreaktion. Somit käme der strukturierten Glykolyse eine essentielle Bedeutung für die Befruchtungsfähigkeit von Säugerspermien zu.

BioTuCSoN: biochemical extension of TuCSoN to support self-organising coordination

Starting from pervasive computing paradigm, we want to face the new system's requirements, concerning, mainly, self-organisation, situatedness and adaptivity, through the definition and execution of nature-inspired patterns. They are extracted by the study of dynamics in biological systems and we consider for their implementation the biochemical tuple spaces model. In particular, the aim of the thesis is to design and realize a first biochemical extension of TuCSoN (technology based on tuple spaces model) and, then, to verify its capabilities by means of a proper case study, that deals with local self-organisation and competition of services in an open and highly-dynamic environment.

Supernova detection in a future extension of the IceCube neutrino telescope

Marking the final explosive burning stage of massive stars, supernovae are onernthe of most energetic celestial events. Apart from their enormous optical brightnessrnthey are also known to be associated with strong emission of MeV neutrinos—up tornnow the only proven source of extrasolar neutrinos.rnAlthough being designed for the detection of high energy neutrinos, the recentlyrncompleted IceCube neutrino telescope in the antarctic ice will have the highestrnsensitivity of all current experiments to measure the shape of the neutrino lightrncurve, which is in the MeV range. This measurement is crucial for the understandingrnof supernova dynamics.rnIn this thesis, the development of a Monte Carlo simulation for a future low energyrnextension of IceCube, called PINGU, is described that investigates the response ofrnPINGU to a supernova. Using this simulation, various detector configurations arernanalysed and optimised for supernova detection. The prospects of extracting notrnonly the total light curve, but also the direction of the supernova and the meanrnneutrino energy from the data are discussed. Finally the performance of PINGU isrncompared to the current capabilities of IceCube.

Canonical group quantization and boundary conditions

In the present thesis, we study quantization of classical systems with non-trivial phase spaces using the group-theoretical quantization technique proposed by Isham. Our main goal is a better understanding of global and topological aspects of quantum theory. In practice, the group-theoretical approach enables direct quantization of systems subject to constraints and boundary conditions in a natural and physically transparent manner -- cases for which the canonical quantization method of Dirac fails. First, we provide a clarification of the quantization formalism. In contrast to prior treatments, we introduce a sharp distinction between the two group structures that are involved and explain their physical meaning. The benefit is a consistent and conceptually much clearer construction of the Canonical Group. In particular, we shed light upon the 'pathological' case for which the Canonical Group must be defined via a central Lie algebra extension and emphasise the role of the central extension in general. In addition, we study direct quantization of a particle restricted to a half-line with 'hard wall' boundary condition. Despite the apparent simplicity of this example, we show that a naive quantization attempt based on the cotangent bundle over the half-line as classical phase space leads to an incomplete quantum theory; the reflection which is a characteristic aspect of the 'hard wall' is not reproduced. Instead, we propose a different phase space that realises the necessary boundary condition as a topological feature and demonstrate that quantization yields a suitable quantum theory for the half-line model. The insights gained in the present special case improve our understanding of the relation between classical and quantum theory and illustrate how contact interactions may be incorporated.

Quantitative analysis of extracapsular extension of metastatic lymph nodes and its significance in radiotherapy planning in head and neck squamous cell carcinoma

We performed a histopathologic analysis to assess the extent of the extracapsular extension (ECE) beyond the capsule of metastatic lymph nodes (LN) in head and neck cancer to determine appropriate clinical target volume (CTV) expansions.

Incidence of small lymph node metastases with evidence of extracapsular extension: clinical implications in patients with head and neck squamous cell carcinoma

Small lymph nodes (LN) show evidence of extracapsular extension (ECE) in a significant number of patients. This study was performed to determine the impact of ECE in LN 7 mm as compared with ECE in larger LN.

Primer extension based quantitative polymerase chain reaction reveals consistent differences in the methylation status of the MGMT promoter in diffusely infiltrating gliomas (WHO grade II-IV) of adults

Diffusely infiltrating gliomas (WHO grade II-IV) are the most common primary brain tumours in adults. These tumours are not amenable to cure by surgery alone, so suitable biomarkers for adjuvant modalities are required to guide therapeutic decision-making. Epigenetic silencing of the O(6)-methylguanine-DNA methyltransferase (MGMT) gene by promoter methylation has been associated with longer survival of patients with high-grade gliomas who receive alkylating chemotherapy; and molecular testing for the methylation status of the MGMT promoter sequence is regarded as among the most relevant of such markers. We have developed a primer extension-based assay adapted to formalin-fixed paraffin-embedded tissues that enables quantitative assessment of the methylation status of the MGMT promoter. The assay is very sensitive, highly reproducible, and provides valid test results in nearly 100% of cases. Our results indicate that oligodendrogliomas, empirically known to have a relatively favourable prognosis, are also the most homogeneous entities in terms of MGMT promoter methylation. Conversely, astrocytomas, which are more prone to spontaneous progression to higher grade malignancy, are significantly more heterogeneous. In addition, we show that the degree of promoter methylation correlates with the prevalence of loss of heterozygosity on chromosome arm 1p in the oligodendroglioma group, but not the astrocytoma group. Our results may have potentially important implications for clinical molecular diagnosis.

Compartment pressure of the rectus sheath accurately reflects intra-abdominal pressure in a porcine model

To investigate whether the compartment pressure of the rectus sheath (CPRS) reflects the intra-abdominal pressure (IAP) under various conditions of intra-abdominal hypertension (IAH) in a pig model.

All comers 5 french transfemoral percutaneous coronary intervention without sheath

There is an interest to keep the arterial access site for percutaneous coronary interventions (PCI) small. Using sheaths for introduction of arterial catheters is standard. The effective outer diameter of the usual introducer sheaths is about 1.5 French (F) larger than the labeled size. Omitting the sheath affords a smaller access without loss of working lumen.

MooseJEE: A Moose Extension to Enable the assessment of JEAs

Java Enterprise Applications (JEAs) are large systems that integrate multiple technologies and programming languages. With the purpose to support the analysis of JEAs we have developed MooseJEE an extension of the \emphMoose environment capable to model the typical elements of JEAs.

Extracapsular extension but not the tumour burden of lymph node metastases is an independent adverse risk factor in lymph node-positive bladder cancer

To evaluate risk factors in lymph node-positive bladder cancer.

Meningial perineurioma: a benign peripheral nerve sheath tumor in a previously unrecognized central nervous system location, mimicking meningioma

Perineurioma is an uncommon, mostly benign, spindle-cell tumor of peripheral nerve sheath origin with a predilection for the soft tissues. Although increasing awareness points to the sites of involvement by perineurioma possibly being as ubiquitous as those frequented by schwannian tumors, only one intracerebral example has been described to date. We report on a surgically resected perineurioma of the falx cerebri in an 86-year-old woman. Preoperative imaging showed an enhancing extraaxial mass of 6 cm × 5.7 cm × 3.7 cm. Histologically, the tumor consisted of a proliferation of spindle cells interwoven by a lattice of basal lamina. Alongside a prevailing soft tissue perineurioma pattern, sclerosing and reticular areas were seen as well. Tumor cells coexpressed EMA and GLUT-1, and a minority immunoreacted for smooth muscle actin. Pericellular basal lamina was decorated with collagen type IV. No staining for S100 protein was detected. Mitotic activity was virtually absent, and the MIB1 labeling index averaged 2%. Ultrastructural examination revealed abundant pinocytotic vesicles within and conspicuous tight junctions between slender cytoplasmic processes which, in turn, were encased by discontinuous basal lamina. FISH analysis confirmed loss of at least part of one chromosome 22q. This observation calls attention to perineurioma as a novel item in the repertoire of low-grade meningial spindle cell neoplasms, in the differential diagnostic context of which it is apt to being misconstrued as either meningioma, solitary fibrous tumor, or neurofibroma. Confusion with the latter bears the risk of overgrading innocuous features of perineurioma as criteria for malignancy.