Variabilität der mitochondrialen Genloci nt00073 und nt16519 im populationsgenetischen Vergleich : eine Untersuchung anhand von RFLP- und LightCycler-Daten

Magdeburg, Univ., Medizin. Fakultät, Diss., 2003

Statistical mechanics of protein complexed and condensed DNA

In this thesis I treat various biophysical questions arising in the context of complexed / ”protein-packed” DNA and DNA in confined geometries (like in viruses or toroidal DNA condensates). Using diverse theoretical methods I consider the statistical mechanics as well as the dynamics of DNA under these conditions. In the first part of the thesis (chapter 2) I derive for the first time the single molecule ”equation of state”, i.e. the force-extension relation of a looped DNA (Eq. 2.94) by using the path integral formalism. Generalizing these results I show that the presence of elastic substructures like loops or deflections caused by anchoring boundary conditions (e.g. at the AFM tip or the mica substrate) gives rise to a significant renormalization of the apparent persistence length as extracted from single molecule experiments (Eqs. 2.39 and 2.98). As I show the experimentally observed apparent persistence length reduction by a factor of 10 or more is naturally explained by this theory. In chapter 3 I theoretically consider the thermal motion of nucleosomes along a DNA template. After an extensive analysis of available experimental data and theoretical modelling of two possible mechanisms I conclude that the ”corkscrew-motion” mechanism most consistently explains this biologically important process. In chapter 4 I demonstrate that DNA-spools (architectures in which DNA circumferentially winds on a cylindrical surface, or onto itself) show a remarkable ”kinetic inertness” that protects them from tension-induced disruption on experimentally and biologically relevant timescales (cf. Fig. 4.1 and Eq. 4.18). I show that the underlying model establishes a connection between the seemingly unrelated and previously unexplained force peaks in single molecule nucleosome and DNA-toroid stretching experiments. Finally in chapter 5 I show that toroidally confined DNA (found in viruses, DNAcondensates or sperm chromatin) undergoes a transition to a twisted, highly entangled state provided that the aspect ratio of the underlying torus crosses a certain critical value (cf. Eq. 5.6 and the phase diagram in Fig. 5.4). The presented mechanism could rationalize several experimental mysteries, ranging from entangled and supercoiled toroids released from virus capsids to the unexpectedly short cholesteric pitch in the (toroidaly wound) sperm chromatin. I propose that the ”topological encapsulation” resulting from our model may have some practical implications for the gene-therapeutic DNA delivery process.

Gentechnologisch veränderte Sojabohne. Reflexion der Diskussion und des Bewilligungsverfahrens

In dieser Arbeit werden die Argumente, die in der Diskussion um die Bewilligung der gentechnologisch veränderten Sojabohne der Firma Monsanto vorgebracht worden sind, sowie das Bewilligungsverfahren des BAG untersucht. Im Vordergrund stehen dabei die folgenden drei Fragen: Welche Argumente sind in der Diskussion um Gentechnologie in Zusammenhang mit der Bewilligung der gentechnologisch veränderten Sojabohne vorgebracht worden? Welche der Argumente, die in der Diskussion vertreten waren, sind durch die Kriterien des Bewilligungs verfahrens des BAG berücksichtigt worden? Sollte das Bewilligungsverfahren zusätzliche Argumente berücksichtigen? Durch die Erfassung und Kategorisierung der Argumente in der Diskussion um Gentechnologie konnte Ordnung in das Argumente-Universum gebracht und ein Überblick geschaffen werden, der zeigte, wie vielfältig, komplex und teilweise widersprüchlich die Argumente sind. Bei einem Entscheid über die Bewilligung von Lebensmitteln aus gentechnologisch veränderten Organismen sieht man sich vor das Problem gestellt, dass man eine Auswahl der Argumente treffen muss, die man berücksichtigen will. Das Gesetz trifft eine solche Auswahl der Argumente, indem es dem BAG vorschreibt, nach welchen Kriterien es ein Bewilligungsverfahren durchzuführen hat. Insofern leistet das BAG exakte Arbeit, da es dem Gesetz folgt. Vergleicht man aber die berücksichtigten Argumente mit der in dieser Arbeit erstellten Kategorisierung, fällt auf, dass das Bewilligungsverfahren nur einen sehr kleinen Bereich abdeckt. Da es wünschenswert wäre, dass im Bewilligungsverfahren alle Kategorien berücksichtigt werden, wurde in der vorliegenden Arbeit anhand einer philosophischen Reflexion ein Vorschlag zur Erweiterung der Kriterien erarbeitet und dargelegt, dass es gute Gründe gibt, diese Erweiterung vorzunehmen. Die philosophische Reflexion ist jedoch nur ein erster Schritt in Richtung der angestrebten Erweiterung der Argumenteauswahl. Deshalb könnte als weiterführende Arbeit die Erstellung eines umfassenden, argumentativ begründeten Kriterienkataloges für die Bewertung von Bewilligungsgesuchen für GVO-Erzeugnisse angestrebt werden.

Das "zweite Leben" Erwin Chargaffs : kritische Essayistik zwischen den "Two cultures"

Magdalena Bachmann