Analyse der Beteiligung von Toll-like-Rezeptoren an der DC-Aktivierung nach Parvovirus-H-1-Infektion

Ziel dieser Dissertation war es die funktionelle Rolle der Toll-like Rezeptoren (TLRs) und ihrer Signalwege bei der Aktivierung von dendritischen Zellen (DC) durch Parvovirus H-1- rn(H-1PV) induzierte Tumorzelllysate (TCL) zu untersuchen. rnDas angeborene Immunsystem bekämpft die Bildung und das Wachstum von Tumoren, insbesondere durch Interaktion von Effektor-Immunzellen mit Tumorzellen. Die Aktivierung dieser Immunreaktionen in der Antitumortherapie ist wünschenswert, aber in vielen Situationen nicht zufriedenstellend, da sie durch klassische systemische Therapie allein nicht immer erreicht werden kann. Die therapeutische Anwendung von onkolytischen Viren bei Patienten mit malignen Erkrankungen (Virotherapie) ist ein vielversprechendes Gebiet der Forschung. Die onkosuppressive und immunstimulierende Wirkung von H-1PV auf humane Tumor- und Immunzellen spricht für eine Verwendung in der Krebstherapie. Ein Aktivierung des Immunsystems durch H-1PV konnte bereits in unserer Arbeitsgruppe gezeigt werden.rnIn dieser Arbeit wurden wichtige Aspekte bezüglich der Aktivierung von Toll-like Rezeptoren bei einer H-1PV Infektion untersucht. Zunächst wurde die Rolle von TLRs nach der H-1PV Infektion untersucht. Humane embryonale Nierenzellen (HEK293) wurden stabil mit humanen TLRs transfiziert, um die Rolle spezifischer TLRs während der Aktivierung des Immunsystems zu untersuchen. TLR3 und TLR9 wurden durch eine H-1PV Infektion, die mit der NFκB-Translokation in den Zellkern korreliert, aktiviert. Mit Hilfe eines Reporterplasmides (pNiFty-Luc), wurde durch erhöhte Expression eines NFκB-induzierbaren Reportergens die NFκB-Aktivität im Anschluss an eine H-1PV Infektion nachgewiesen. Zudem wurde die immunologische Wirkung von H-1PV-induzierten Tumorzelllysaten (TCL) auf die humane antitumor-gerichtete Immunantworten analysiert. Ein humanes ex vivo-Modell, bestehend aus einer HLA-A2-positiven humanen Melanom-Zelllinie (SK29Mel) wurde verwendet, um Immunreaktionen mit entsprechenden HLA-restringierten humanen DCs zu untersuchen. DCs die mit H-1PV-infizierten SK29Mel Zellen koinkubiert wurden, zeigten eine erhöhte TLR3- und TLR9-Expression. Diese Daten deuten darauf hin, dass H-1PV-induzierte TCLs humane DCs stimulieren und dies zumindest teilweise durch TLR-abhängige Signalwege geschieht. Demnach wird eine DC-Reifung durch Kokultur mit H-1PV-induzierten TCLs über den TLR-Signalweg erreicht und führte u.a. zu einer NFκB-abhängigen Aktivierung des adaptiven Immunsystems. Die onkolytischen Virotherapie mit H-1PV erhöht so durch unterschiedliche Auswirkungen auf DCs die Immunreaktion und verstärkt die Anti-Tumor-Immunität. Diese Ergebnisse zeigen einen neuen potenziellen Ansatz für den Einsatz onkolytischer Viren für TLR-zielgerichtete Therapieoptionen und stellen eine ideale Möglichkeit zur Erweiterung der Krebsbehandlung dar.rn

Modifizierungen des Enzyms Silicatein alpha zur direkten Immobilisierung auf verschiedenen Oberflächen : neuartige Herstellung von Kompositmaterialien unter physiologischen Bedingungen

Das Silicatein α ist ein 24 kDa großes Enzym, welches im Schwamm Suberites domuncula für die Synthese von Biosilikat verantwortlich ist. Vorhergehende Studien haben gezeigt, dass Silicatein auch die Synthese anderer Metalloxide wie Titandioxid, Galliumoxid und Zirkoniumdioxid katalysieren kann. Diese Fähigkeiten machen das Silicatein α für biomedizinische und biotechnologische Anwendungen interessant, da die Synthese unter nahezu physiologischen Bedingungen ablaufen kann, was die Herstellung neuartiger Kompositmaterialien mit einzigartigen Eigenschaften erleichtern würde. Zur Immobilisierung des Silicatein α auf verschiedenen Oberflächen wurde bislang ein Nickel-NTA-Kopolymer eingesetzt. Diese Art der Immobilisierung bietet eine Reihe von Möglichkeiten in der Nanobiotechnologie, stößt aber in der Biomedizin an ihre Grenzen, da sich nicht alle Oberflächen für ein solches Coating eignen. Zudem können die zur Aktivierung des Polymers nötigen Lösungsmittel und die über die Zeit freigesetzten Monomere aus dem Polymergerüst toxische oder mutagene Wirkung auf das umliegende Gewebe haben. Deshalb wurde das Silicatein α in dieser Arbeit mit zwei Affinitäts-Tags so modifiziert, dass es an verschiedene Oberflächen immobilisiert werden kann und dabei seine Aktivität beibehält. Zuerst wurde das Silicatein mit einem Glu-tag am N-terminalen Ende modifiziert. Dadurch gelang die direkte Immobilisierung an Hydroxyapatit und die folgende, enzymkatalysierte Synthese von Biosilikat-Beschichtungen auf diesem Träger. Die Eigenschaften eines solchen HA-Kompositmaterials können zum Beispiel zu einem verbesserten, schnelleren und stabileren Einwachsen von Knochenimplantaten führen, da Biosilikat die Reifung und Differenzierung von Osteoblasten beschleunigt. rnMit dem an Hydroxyapatit-Plättchen immobilisierten Glu-tag-Silicatein wurde ein modifizierter Pull-down Assay etabliert, wodurch bekannte, aber auch bis dahin noch unbekannte Protein-Interaktionspartner identifiziert werden konnten. rnUm zu zeigen, dass der entwickelte Glu-tag an präformierte, calciumhaltige Oberflächen binden kann, wurden die Nadeln des Kalkschwammes Paraleucilla magna als Modellorganismus verwendet. Die Nadeln konnten durch das immobilisierte Silicatein mit einer Titandioxid-Schicht überzogen werden und unter Verwendung des Interaktionspartners Silintaphin-1 konnte diese Beschichtung noch verstärkt werden. Solche CaCO3-Kompositmaterialien könnten sowohl in der Biomedizin als auch in der Biotechnologie zum Einsatz kommen. Neben den erwähnten calciumhaltigen Materialien finden auch andere Stoffe wie TiO2-Nanodrähte Verwendung in der Forschung. In weiterführenden Experimenten konnte gezeigt werden, dass der entwickelte Glu-tag auch Affinität zu Titandioxid-Oberflächen vermittelt. Auch hier konnte durch das oberflächenimmobilisierte Enzym eine Biosilikatbeschichtung synthetisiert werden. rnMit der zweiten Modifikation - einem Cys-tag - konnte Silicatein direkt auf Goldoberflächen immobilisiert werden. Durch die Verwendung eines Polydimethylsiloxan (PDMS)-Stempels wurde das Cys-getaggte Silicatein in einem linienförmigen Muster auf das Gold übertragen und die Synthese von Titandioxid dort nachgewiesen.rnDie Experimente und Ergebnisse dieser Arbeit haben gezeigt, dass Silicatein α durch einfache Modifikationen an verschiedene Oberflächen immobilisiert werden kann und dabei immer noch seine Aktivität behält. rnHierdurch ergibt sich die Möglichkeit, unter Normalbedingungen verschiedenste Kompositmaterialien herzustellen.rn

Identification and characterisation of Stx5 a novel interactor of VLDL-R affecting its intracellular trafficking and processing

We identified syntaxin 5 (Stx5), a protein involved in intracellular vesicle trafficking, as a novel interaction partner of the very low density lipoprotein (VLDL)-receptor (VLDL-R), a member of the LDL-receptor family. In addition, we investigated the effect of Stx5 on VLDL-R maturation, trafficking and processing. Here, we demonstrated mutual association of both proteins using several in vitro approaches. Furthermore, we detected a special maturation phenotype of VLDL-R resulting from Stx5 overexpression. We found that Stx5 prevented Golgi-maturation of VLDL-R, but did not cause accumulation of the immature protein in ER to Golgi compartments, the main expression sites of Stx5. Rather more, abundantly present Stx5 was capable of translocating ER-/N-glycosylated VLDL-R to the plasma membrane, and thus was insensitive to BFA treatment and incubation at low temperature. Based on our findings, we postulate that Stx5 can directly bind to the C-terminal domain of VLDL-R, thereby influencing the receptor’s glycosylation, trafficking and processing characteristics. Resulting from that, we further suggest that Stx5, which is highly expressed in neurons along with VLDL-R, might play a role in modulating the receptor’s physiology by participating in a novel/undetermined alternative pathway bypassing the Golgi apparatus.

Preparation and functional characterisation of recombinant silicatein-alpha from the sponge Suberites domuncula

The marine world is an immense source of biodiversity that provides substances with striking potentials in medicinal chemistry and biotechnology. Sponges (Porifera) are marine animals that represent the most impressive example of organisms possessing the ability to metabolise silica through a family of enzymes known as silicateins. Complex skeletal structures (spicules) made of pure biogenic silica (biosilica) are produced under physiological conditions. Biosilica is a natural material comprising inorganic and organic components with unique mechanical, optical, and physico-chemical properties, including promising potential to be used for development of therapeutic agents in regenerative medicine. Unravelling the intimate physiological mechanisms occurring in sponges during the construction of their siliceous spicules is an on-going project, and several questions have been addressed by the studies proposed by our working group. In this doctoral work, the recombinant DNA technology is exploited for functional and structural characterisation of silicatein. Its precursors are produced as fusion proteins with a chaperone tag (named TF-Ps), and a robust method for the overexpression of native soluble proteins in high concentrations has been developed. In addition, it is observed and proven experimentally that the maturation of silicatein is an autocatalytic event that: (i) can be modulated by rational use of protease inhibitors; (ii) is influenced by the temperature of the environment; (iii) only slightly depends on the pH. In the same experimental framework, observations on the dynamics in the maturation of silicateins allow a better understanding of how the axial filaments form during the early stages of spicule construction. In addition, the definition of new distinct properties of silicatein (termed “structure-guiding” and “structure-forming”) is introduced. By homology models and through comparisons with similar proteins (the cathepsins), domains with significant surface hydrophobicity are identified as potential self-assembly mediators. Moreover, a high-throughput screening showed that TF-Ps could generate crystals under certain conditions, becoming promising for further structural studies. With the goal of optimise the properties of the recombinant silicatein, implementation of new production systems are tried for the first time. Success in the expression of silicatein-type proteins in insect and yeast cells, constitute a promising basis for further development, towards the establishment of an efficient method for the production of a high-value pure and soluble protein.

Physiologische Konsequenzen eines gestörten Ceramid Stoffwechsels unter Beteiligung von Ceramidsynthase 3 und saurer Ceramidase = Physiological consequences of a disturbed ceramide metabolism due to altered activities of ceramide synthase 3 and acidic ceramidase

Tiefes Wissen über den Ceramid Stoffwechsel ist rudimentär für das Verständnis der Haut-Pathophysiologie (z.B. für atopische Dermatitis oder Psoriasis ) und unabdingbar für gezielte Therapieansätze. Wenn die zwei wichtigen Barriere Funktionen, gegen transepidermalen Wasserverlust und Pathogene Invasionen undicht werden, sind bestimmte Barriere Komponenten wie z.B. Ceramide stark verändert. In Haut und Hoden führt die Deletion der Ceramid-Synthase 3 zu einem Arrest der epidermalen Reifung und der Spermatogenese, welches ihre Bedeutung für eine intakte Barriere heraushebt. Sphingosin (So), ein Abbauprodukt von Cer, wurde als antimikrobielles Mittel identifiziert. So konnte das Wachstum von Candida albicans hemmen und die Invasion von Pathogenen in tiefere Hautschichten verringern, wodurch ihre mögliche Rolle in der Therapie von Hauterkrankungen gezeigt wurde. Auch eine neue Klasse von Ceramiden, die 1-O-acylceramide, wurde entdeckt. 1-O-acylceramide könnten zu einer funktionellen Wasserdurchlässigkeit Barriere beitragen, da sie zu den hydrophobesten der epidermalen Cers gehören. Die neutrale Glucosylceramidase scheint topologisch mit der 1-Oacylceramid Produktion verbunden zu sein, sowie die Enzyme der Diacylglycerol O-Acyltransferase-2 (DGAT2) Familie eine Rolle dabei spielen könnten. Die Identifizierung der für die 1-O-acylceramid Synthese verantwortlichen Enzyme wir Gegenstand weiterer Forschung sein, jedoch zeigten Untersuchungen an Mäusen, defizient für die saure Ceramidase (Farber-Krankheit), dass Makrophagen ein weiterer potenzieller Produktionsort sein könnten.

Leishmania major promastigote entry of an autophagy-like compartment and amastigote escape from the parasitophorous vacuole

In this thesis, we investigated the interaction of the obligate intracellular parasite Leishmania (L.) major with two phenotypes of human monocyte derived macrophages (hMDMs). Thereby we focused on the development and maturation of the parasitophorous vacuole (PV) and could show that compartment development is dependent on the parasite stage.rnFocusing on the ultrastructure of PVs containing axenic amastigotes, we demonstrated that the parasites are partially located in damaged PVs or in the cytoplasm of the host. Moreover, we visualized multiple amastigotes in a common PV 144 h p.i. in pro-inflammatory hMDM I but not in anti-inflammatory hMDM II indicating different PV development. rnRegarding the promastigote form, we demonstrated a different uptake of viable and apoptotic L. major promastigotes by hMDMs. Viable promastigotes are predominantly taken up via the flagellum tip whereas apoptotic promastigotes enter the cells via the parasite body. Analyzing compartment maturation, we found that 20-30% of the PVs get positive for the early maturation markers PI3P and EEA1 independent of the viability of the parasites and unaffected by the human macrophage type. Subsequently, 25-40% of the parasites acquire the autophagy marker LC3 on their PV, what is independent of the viability of the parasites as well. We quantified this and in hMDM II less LC3-positive compartments formed compared to hMDM I. Analyzing the ultrastructure, we investigated that the compartments consist of a single-membrane PV characteristic for LC3-associated phagocytosis (LAP). Involvement of LAP was confirmed by demonstrating that the protein kinase ULK1 is dispensable for LC3-compartment formation around Leishmania PVs. Visualizing compartment dynamics in real time showed that apoptotic promastigotes are degraded in LC3-positve compartments, whereas viable promastigotes are able to get rid of LC3-protein on their PV suggesting an involvement in parasite development and survival. In this thesis, we established a lentiviral based fluorescent imaging technique that we combined with High-Pressure-Freezing (HPF) and high-resolution 3D electron microscopy. We visualized a promastigote in a LC3-compartment whose ultrastructure showed an opening of the PV to the outside. To identify new LAP markers involved in Leishmania infection, we established an immuno-magnetic isolation protocol for the purification of Leishmania containing compartments.rnIn conclusion, this study suggests that L. major compartment biogenesis and maturation in pro- and anti-inflammatory human macrophages is dependent on the parasite stage and is different between axenic amastigotes, viable promastigotes and apoptotic promastigotes. Understanding the development and maturation of Leishmania parasites in human host cells is important to control and combat the neglected disease leishmaniasis in the future.rn

Microwave-assisted wet chemical (MAWC) synthesis of lithium iron phosphate

LiFePO4 is a Co-free battery material. Its advantages of low cost, non-toxic and flat discharge plateau show promising for vehicle propulsion applications. A major problem associated with this material is its low electrical conductivity. Use of nanosized LiFePO4 coated with carbon is considered a solution because the nanosized particles have much shorter path for L+ ions to travel from the LiFePO4 crystal lattice to electrolytes. As other nano material powders, however, nano LiFePO4 could have processing and health issues. In order to achieve high electrical conductivity while maintaining a satisfactory manufacturability, the particles should possess both of the nano- and the microcharacteristics correspondingly. These two contradictory requirements could only be fulfilled if the LiFePO4 powders have a hierarchical structure: micron-sized parent particles assembled by nanosized crystallites with appropriate electrolyte communication channels. This study addressed the issue by study of the formation and development mechanisms of the LiFePO4 crystallites and their microstructures. Microwaveassisted wet chemical (MAWC) synthesis approach was employed in order to facilitate the evolvement of the nanostructures. The results reveal that the LiFePO4 crystallites were directly nucleated from amorphous precursors by competition against other low temperature phases, Li3PO4 and Fe3(PO4)2•8H2O. Growth of the crystalline LiFePO4 particles went through oriented attachment first, followed by revised Ostwald ripening and then recrystallization. While recrystallization played the role in growth of well crystallized particles, oriented attachment and revised Ostwald ripening were responsible for formation of the straight edge and plate-like shaped LiFePO4 particles comprised of nanoscale substructure. Oriented attachment and revised Ostwald ripening seemed to be also responsible for clustering the plate-like LiFePO4 particles into a high-level aggregated structure. The finding from this study indicates a hope for obtaining the hierarchical structure of LiFePO4 particles that could exhibit the both micro- and nano- scale characteristics. Future study is proposed to further advance the understanding of the structural development mechanisms, so that they can be manipulated for new LiFePO4 structures ideal for battery application.

Die sonographische Inzidenz der ungewundenen Nabelschnur im Verlauf der Schwangerschaft

Einleitung: Pathologische Untersuchungen haben gezeigt, dass ungewundene Nabelschnüre gehäuft im Zusammenhang mit Frühaborten, beim plötzlichen intrauterinen Tod, Aneuploidien, Strukturdefekten und fetal distress vorkommen. Aus diesem Grund erscheint es wichtig, auch die Angioarchitektur der Nabelschnur im Rahmen der antenatalen Sonographie zu beurteilen. Angaben zur sonographischen Inzidenz solch ungewundener Nabelschnüre im Normalkollektiv liegen jedoch nicht vor. Material und Methode: Es wurden konsekutiv Frauen mit Einlingsschwangerschaften und normalen Feten für die Studie ausgewählt, wobei jede Schwangere nur einmal eingeschlossen wurde. Das Aufsuchen der Nabelschnurgefässe wurde durch den Einsatz der Farbdoppler-Methode erleichtert. Eine Nabelschnur wurde als ungewunden definiert, wenn die Umbilikalgefässe parallel zueinander verliefen. Die Inzidenz der ungewundenen Nabelschnur wurde im zweiwöchentlichen Intervall kalkuliert. Die statistischen Auswertung erfolgte mittels der Spearman rank correlation. Ergebnisse: Insgesamt wurden 340 Frauen mit einem mittleren Gestationsalter (range) von 17,5 (7,2–40,1) Wochen eingeschlossen. Die Gesamtinzidenz ungewundener Nabelschnüre betrug in unserem Kollektiv 13,5%. Es zeigte sich eine signifikante Korrelation zwischen dem Gestationsalter und der Inzidenz ungewundener Nabelschnüre (r = –0,65 [95% CI –0,87 bis –0,23]; p ! 0,01). Unter 8 Schwangerschaftswochen zeigten 85,7% der Fälle eine ungewundene Nabelschnur. Diese Inzidenz verringert sich drastisch mit Fortschreiten der Schwangerschaft. Nach 14 Schwangerschaftswochen wurden nur noch 9,6 8 5,8% der Nabelschnüre als ungewunden klassifiziert. Schlussfolgerung: Die Morphologie der Nabelschnur zeigt in Abhängigkeit vom Gestationsalter markante Veränderungen. Dies gilt besonders für das erste Trimenon, in welchem sich das Erscheinungsbild der Nabelschnurgefässe rasch von einem prädominant parallelen zu dem typisch gewundenen verändert. Es ist überaus interessant, dass diese Art der Reifung der Nabelschnurmorphologie gleichzeitig mit anderen wichtigen Ereignissen geschieht, wie z.B. der Formation des intervillösen Raumes und dem Erscheinen der diastolischen Doppler-Flussgeschwindigkeiten in den Umbilicalarterien.

Chemical composition of manganese nodules from the Southern Pacific

Deep sea manganese nodules from the Southern Ocean have been studied using chemical analysis, X-ray diffraction, optical mineragraphic and electron probe microanalysis techniques. The nodules were lower in manganese, iron and associated elements than the average grade of manganese nodules from other localities. A number of chemical relationships have been observed. Nickel, copper, cobalt, barium, zinc, molybdenum, strontium, sulphur and phosphorus are associated with the manganese rich phases and titanium with the iron rich phases. X-ray diffraction analysis and electron probe microanalysis results indicate that the manganese phases are similar to the disordered delta-MnO2 and "manganite" phases reported by other workers.

Chemical composition of the chalcophanite rich surface of an encrusted rock ashore Lake Macquarie, Australia

Mineralogical interest in the nature of manganese oxide particulates in natural marine water (Suess, 1979), natural lake water (Klaveness, 1977), and simulated lake water (Giovanoli, 1980), prompted a search for such particulates in a large New South Wales coastal lake. The investigated waters did show the existence of manganese oxide replacement phenomena in fragmentary sedimentary rocks near the south margin of Lake Macquarie. The black crusts of manganese oxide discovered on rocks close to the waterline have revealed a three layers structure. Layer A (0-35 micron), adjacent to the rock, is composed essentially of kaolinite of weathering origin, together with low levels of manganese oxide without detectable Zn. Layer B (35-80 micron) follows as a manganese oxide layer containing admixed kaolinite and low amounts of Zn. Layer C (80-130 micron) is the closest to the surface and is made of Chalcophanite containing 10-15% of ZnO.

Mathetische Farbenlehre /

Mode of access: Internet.

Kinetics of the hydrolysis of N-trifluoroacetylamino acids /

"September 23, 1955."

The preparation of leucylalanine-2-C¹⁴ /

L-Leucyl-DL-alanine-2-C¹⁴ with a specific activity of 2.5 uc/mg was prepared in an over-all yield of 22% from alanine-2-c¹⁴. Thirty-three percent of the starting activity was recovered as DL-alanine-2-C¹⁴. A byproduct of the reaction in a yield of 22% was tentatively identified as an intra-or intermolecular anhydride of the peptide.