Recombinant expression of molluscan hemocyanin (KLH) substructures in a prokaryotic system: E. coli

The recombinant expression of 19 different substructures of KLH in the prokaryotic sys-tem E. coli has been successfully achieved: each one of the eight single FUs a to h of both isoforms, KLH1 and KLH2, two substructures consisting of two consecutive FUs (KLH1-bc and KLH1-gh) as well as a cDNA encompassing KLH1-abc. All recombinant proteins, fused to an N-terminal 6xHis tag, have successfully been detected by immuno precipitation using monoclonal α-His-antibodies and polyclonal α-KLH1- and α-KLH2-antibodies. One exception remained: SP-KLH2-a, which was not detected by the α-His-antibodies. This allows speculations as to whether the coexpressed signal peptide can lead, at one hand, to the secretion of the recombinant protein, and on the other to the simultaneous cut-off of the leader peptide, which results in the splitting off of even more N-terminal 6xHis tag, leading to failed recognition by the appropriate antibodies. The comparison of native KLH with recombinantly expressed prokaryotic (E. coli) and eukaryotic (Sf9 insect cells) KLH was done using FU-1h. The weak detection by the polyclonal α-KLH1-antibodies of both recombinantly expressed proteins showed that the native protein was the best recognized. For the prokaryotic one, both the denaturation applied for solubilisation of the bacterial inclusion bodies and the inability of bacterial cells to add N-linked glycosylation, are the reason for the poor hybridization. In contrast, KLH1-h expressed in eukaryotic insect cells is likely to be glycosylated. The incubation with the α-KLH1-antibodies resulting in the same weak detection, however, revealed that the linked carbohydrate side chains are not those expected. The establishment of SOE-PCR, together with further improvement, has enabled the generation of a clone encompassing the complete subunit KLH1-abcdefgh. The se-quence analysis compared to the original KLH1 sequence showed, however, that the resulting recombinant protein is defective in two histidines, required for the copper bind-ing sites in FU-1b and FU-1d and in three disulfide bridges (FU-1a, FU-1b and FU 1g). This is due to polymerase-related nucleotide exchanges, resulting in a changed amino acid sequence. Nevertheless, all eight potential N-glycosylation sites are present, leading to the speculation that the recombinant protein can in theory be fully glycosylated, which is the most important aspect for the clinical applicability of recombinant KLH as an im-munotherapeutic agent. The improvement of this method elaborated during the present work indicates bright prospects for the future generation of a correct cDNA sequence encoding for the complete KLH2 subunit.

Strukturelle, enzymkinetische und thermodynamische Untersuchungen am KLH, dem Hämocyanin der Schlüssellochschnecke Megathura crenulata

Hämocyanine sind große, kupferhaltige Sauerstoff-Transportproteine, die bei zahlreichen Schnecken extrazellulär in der Hämolymphe vorkommen. Das Keyhole Limpet-Hämocyanin (KLH) der Schlüssellochschnecke Megathura crenulata dient aufgrund seiner immunstimu-latorischen Eigenschaften seit vielen Jahren als Modellprotein in der Immunologie. In der Klinik wird es als Hapten- und Vakzincarrier sowie als Medikament gegen oberflächliche Harnblasenkarnzinome eingesetzt. Die Quartärstruktur des KLH besteht aus einem Hohl-zylinder mit einer Molekülmasse von 8 MDa und einem Durchmesser von 35 nm. Dieses sogenannte Didekamer setzt sich aus 20 Untereinheiten mit jeweils 400 kDa zusammen. Jede Untereinheit lässt sich weiter in acht funktionelle Einheiten a bis h (engl. Functional Units = FU) mit ~ 50 kDa unterteilen. Die FUs a bis f bilden die Wandregion des Moleküls, während der Kragen aus den FUs g und h geformt wird. Die Struktur der Wandregion sowie der FU-g konnte bisher bereits durch Röntgenstrukturanalysen aufgeklärt werden. Bezüglich der Struktur der FU-h, die sich durch eine spezielle C-terminale Verlängerung von ~ 100 Amino-säuren auszeichnet, sind allerdings noch keine Informationen verfügbar. Um die Architektur des Kragens zu verstehen, wurden im Rahmen dieser Arbeit zunächst Strategien entwickelt, diese spezielle FU in großer Menge und Reinheit zu isolieren. Anschließend konnten Bedingungen gefunden werden, die zur Ausbildung 0,2 mm großer, hexagonaler Kristalle führten. Diese ergaben am Synchrotron eine Auflösung von 4 Å. Durch Auswertung der Röntgenstrukturdaten konnte für die C-terminale Zusatzdomäne der FU-h eine Cupredoxin-ähnliche Typ I-Kupferfaltung ermittelt werden. Der Nachweis eines zusätzlichen Kupfer-atoms innerhalb dieser Domäne bedarf allerdings einer höheren Auflösung der Kristall-struktur. Hämocyanine lassen sich aufgrund ihrer evolutionären Verwandtschaft zu Phenol-oxidasen mit Hilfe verschiedener in vitro-Aktivatoren zur Catecholoxidase und teilweise auch zur Tyrosinase aktivieren. Beim KLH konnte in dieser Arbeit eine eindeutige Diphenolase- und sogar eine schwache Monophenolase-Aktivität der FUs-a und -f nach SDS-Aktivierung nachgewiesen werden. Zudem konnte eine geringfügige intrinsische Diphenolase-Aktivität dieser FUs belegt werden. Die enzymatischen Reaktionen waren sowohl von der gewählten Puffersubstanz, als auch der Anwesenheit bivalenter Kationen abhängig. Tris wirkt vermutlich als allosterischer Effektor und steigerte den Substrat-Umsatz, während Mg2+-Ionen zu einer starken Inhibition der katalytischen Aktivität führten. Die Klärung einer möglichen physiologischen Funktion der Phenoloxidase-Aktivität des KLH sowie potenziellen in vivo-Aktivatoren steht noch aus. Studien zur thermischen Stabilität des KLH resultierten in einer irreversiblen Denaturierung des Proteins. Die Schmelzpunkte deuteten auf eine hohe Tempe-raturstabilität des KLH, vor allem in Anwesenheit bivalenter Kationen. Eine Hämocyanin-typische Abhängigkeit der Hitzeresistenz vom Oligomerisierungsgrad ließ sich nicht feststellen, da sowohl bei der FU-h als auch den KLH-Didekameren eine vergleichbar hohe thermische Stabilität, bei einer nach wie vor vorhandenen Oxygenierung beobachtet wurde.

Australian Bat Lyssavirus

In Chapter 1, the literature relating to rabies virus and the rabies like lyssaviruses is reviewed. In Chapter 2, data are presented from 1170 diagnostic submissions for ABLV testing by fluorescent antibody test (Centocor FAT). All 27 non-bat submissions were ABLV-negative. Of 1143 bat accessions 74 (16%) were ABLV-positive, including 69 of 974 (7.1%) flying foxes (Pteropus spp.), 5 of 7 (71.4%) Saccolaimus flaviventris (Yellow-bellied sheathtail bats), none of 151 other microchiropteran bats, and none of 11 unidentified bats. Statistical analysis of data from 868 wild Black, Grey-headed, Little Red and Spectacled flying foxes (Pteropus alecto, P. poliocephalus, P. scapulatus, and P. conspicillatus) indicated that three factors; species, health status and age were associated with significant (p< 0.001) differences in the proportion of ABLV-positive bats. Other factors including sex, whether the bat bit a person or animal, region, year, and season submitted, were not associated with ABLV. Case data for 74 ABLV-positive bats, including the circumstances in which they were found and clinical signs, is presented. In Chapter 3, the aetiological diagnosis was investigated for 100 consecutive flying fox submissions with neurological signs. ABLV (32%), spinal and head injuries (29%), and neuro-angiostrongylosis (18%) accounted for most neurological syndromes in flying foxes. No evidence of lead poisoning was found in unwell (n=16) or healthy flying foxes (n=50). No diagnosis was reached for 16 cases, all of which were negative for ABLV by TaqMan PCR. The molecular diversity of ABLV was examined in Chapter 4 by sequencing 36 bases of the leader sequence, the entire N gene, and start of the P gene of 28 isolates from pteropid bats and 3 isolates from Yellow-bellied sheathtail (YBST) bats. Phylogenetic analysis indicated all ABLV isolates clustered together as a discrete group within the Lyssavirus genera closely related to rabies virus and European bat lyssavirus-2 isolates. The ABLV lineage consisted of two variants; one (ybst-ABLV) consisted of isolates only from YBST bats, the other (pteropid-ABLV) was common to Black, Grey-headed and Little Red flying foxes. No associations were found between the sequences and either the geographical location or year found, or individual flying fox species. In Chapter 5, 15 inocula prepared from the brains or salivary glands of naturally-infected bats were evaluated by intracerebral (IC) and footpad (FP) inoculation of Quackenbush mice in order to select and characterize a highly virulent inoculum for further use in bats (Inoculum 5). In Chapter 6, nine Grey-headed flying foxes were inoculated with 105.2 to 105.5 MICED50 of Inoculum 5 divided into four sites, left footpad, pectoral muscle, temporal muscle and muzzle. Another bat was inoculated with half this dose divided into the footpad and pectoral muscle only. Seven of 10 bats developed clinical disease of 1 to 4 days duration between PI-days 10 and 19 and were shown to be ABL-positive by FAT, HAM immunoperoxidase staining, virus isolation in mice, and TaqMan PCR. Five of the seven bats displayed overt aggression, one died during a seizure, and one showed intractable agitation, pacing, tremors, and ataxia. Viral antigen was demonstrated throughout the central and peripheral nervous systems and in the epithelial cells of the submandibular salivary glands (n=4). All affected bats had mild to moderate non-suppurative meningoencephalitis and severe ganglioneuritis. No ABLV was detected in three bats that remained well until the end of the experiment on day 82. One survivor developed a strong but transient antibody response. In Chapter 7, the relative virulence of inocula prepared from the brains and salivary glands of experimentally infected flying foxes was evaluated in mice by IC and FP inoculation and TaqMan assay. The effects in mice were correlated to the TaqMan CT value and indicated a crude association between virulence and CT value that has potential application in the selection of inocula. In Chapter 8, 36 Black and Grey-headed flying foxes were vaccinated with one (day 0) or two (+ day 28) doses of Nobivac rabies vaccine and co-vaccinated with keyhole limpet haemocyanin (KLH). All bats responded to the Nobivac vaccine with a rabies-RFFIT titer > 0.5 IU/mL that is nominally indicative of protective immunity. Plasma from bats with rabies titres >2 IU/mL had cross-neutralising ABLV titres >1:154. A specifically developed ELISA detected a strong but transient response to KLH.

The effect of prenatal or early postnatal irradiation on the production of anti-arsonate antibodies and Cross-reactive idiotypes

Preliminary studies on the long-term effects of prenatal and early postnatal irradiation on the immune response to arsonate were performed using A/J mice. Pregnant mice were irradiated (0·5 Gy, X-rays) or sham-irradiated on a single occasion during gestation (between day 5 and 18 post-conception). Alternatively, newborn mice received the same treatment between day 2 and 7 after birth. Mice were immunized with keyhole limpet haemocyanin-arsonate (KLH-Ars) in adjuvant from 2 months after birth. The levels of specific antibodies to arsonate (anti-Ars) were measured by radioimmunoassay. In addition, the Ars-related cross-reactive idiotype (CRIA) was measured by the haemagglutination technique. In the primary response the titre of anti-Ars was reduced in animals that had been irradiated between day 12 and 15 of gestation. In the second response, in contrast, they had increased levels of anti-Ars. After immunization with KLH-Ars, high levels of CRIA were observed in all groups. However, in mice irradiated 18-20 days after conception the level of CRIA was often much higher than the level of anti-Ars, indicating that a large proportion of the CRIA-positive molecules were not specific for Ars. Thus, in this particular case, some specificity of the immune response was lost after irradiation. The expression of recurrent idiotypes may be a sensitive indicator of immunological perturbations after irradiation. © 1988 Informa UK Ltd All rights reserved: reproduction in whole or part not permitted.

Dependence of the kinetics of liquid-phase photocatalyzed reactions on oxygen concentration and light intensity

The initial kinetics of the oxidation of 4-chlorophenol, 4-CP, photocatalyzed by titania films and aqueous dispersions were studied as a function of oxygen partial pressure, P-O2, and incident light intensity, I. The reaction conditions were such that the kinetics were independent of [4-CP] but strongly dependent on PO2-a situation that allowed investigation of the less-often studied kinetics of oxygen reduction. The observed kinetics fit a pseudo-steady-state model in which the oxygen is Langmuir-adsorbed on the titania photocatalyst particles before being reduced by photogenerated electrons. The maximum rate of photocatalysis depends directly on I-beta, where, beta = 1 for films and 0.7 for dispersions of titania, indicating that the kinetics are dominated by the surface reactions of the photogenerated electrons and holes for the films and by direct recombination for the powder dispersions. Using the pseudo-first-order model, for both titania films and dispersions, the apparent Langmuir adsorption constant, K-LH, derived from a Langmuir-Hinshelwood analysis of the kinetics, appears to be largely independent of incident light intensity, unlike KLH for 4-CP Consequently, similar values are obtained for the Langmuir adsorption constant, K-ads, extracted from a pseudosteady-state analysis of the kinetics for oxygen on TiO2 dispersions and films in aqueous solution (i.e., ca. 0.0265 +/- 0.005 kPa(-1)), and for both films and dispersions, oxygen appears to be weakly adsorbed on TiO2 compared with 4-CP, at a rate that would take many minutes to reach equilibrium. The value of Kads for oxygen on titania particles dispersed in solution is ca. 4.7 times lower than that reported for the dark Langmuir adsorption isotherm; possible causes for this difference are discussed. (c) 2006 Elsevier Inc. All rights reserved.

Production of polyclonal antibodies directed to recombinant methionyl bovine somatotropin

The administration of recombinant methionyl bovine somatotropin (rMbST) to dairy cows to increase milk yield remains a common practice in many countries including the USA, Brazil, Mexico, South Africa and Korea, whereas it has been forbidden within the European Union (EU) since 1999. A rapid screening immunoanalytical method capable of the unequivocal determination of rMbST in milk would be highly desirable in order to effectively monitor compliance with the EU-wide ban for home-made or imported dairy products. For decades, the production of specific antibodies for this recombinant isoform of bovine somatotropin (bST) has remained elusive, due to the high degree of sequence homology between both counterparts (e.g. methionine for rMbST in substitution of alanine in bST at the N-terminus). In this study, we compared several immunizing strategies for the production of specific polyclonal antibodies (pAbs), based on the use of the full-length recombinant protein, an rMbST N-terminus peptide fragment and a multiple antigen peptide (MAP) which consists of an oligomeric branching lysine core attached to the first two N-terminus amino acids of rMbST, methionine and phenylalanine (MF-MAP). The immunization with KLH-conjugated MF-MAP led to the production of the pAb with the highest rMbST/bST recognition ratio amongst the generated battery of antibodies. The pAb exhibited a specific binding ability to rMbST in a competitive antigen-coated ELISA format, which avidity was further improved after purification by rMbST N-terminus peptide-based affinity chromatography. These results suggest that immunodiscrimination between structurally related proteins can be achieved using immuno-enhanced immunogens such as MAPs. © 2012 Elsevier B.V.

Rotavirus enterotoxin NSP4 has mucosal adjuvant properties

Rotavirus nonstructural protein 4 (NSP4) is a protein with pleiotropic properties. It functions in rotavirus morphogenesis, pathogenesis, and is the first described viral enterotoxin. Since many bacterial toxins function as potent mucosal adjuvants, we evaluated whether baculovirus-expressed recombinant simian rotavirus SA11 NSP4 possesses adjuvant activity by co-administering NSP4 with keyhole limpet hemocyanin (KLH), tetanus toxoid (TT) or ovalbumin (OVA) as model antigens in mice. Following intranasal immunization, NSP4 significantly enhanced both systemic and mucosal immune responses to model immunogens, as compared to the control group, in an antigen-specific manner. Both full-length and a cleavage product of SA11 NSP4 had adjuvant activity, localizing this activity to the C-terminus of the protein. NSP4 forms from virulent and avirulent porcine rotavirus OSU strain, and SA11 NSP4 localized within a 2/6-virus-like particle (VLP) also exhibited adjuvant effects. These studies suggest that the rotavirus enterotoxin NSP4 can function as an adjuvant to enhance immune responses for a co-administered antigen.

Do maternally derived antibodies and early immune experience shape the adult immune response?

1. Immunological imprinting by maternally derived antibodies has been proposed to have both positive and negative consequences for offspring immunity in early and adult life. However, few studies of maternal effects on immunity have followed individuals past the juvenile stages.

2. Using laboratory Japanese quail, we developed a novel method of directly manipulating yolk antibodies of neonates, and then followed individuals through a series of immune challenges until they were of reproductive age.

3. Our method of directly injecting purified antibodies into the yolk sac of newly hatched chicks successfully elevated the plasma titres of specific anti-KLH IgY in neonates. This allows us to test whether differences in neonatal anti-KLH IgY affect immunity at the juvenile and adult stages of life.

4. We found little evidence for an effect of maternal antibodies on juvenile stage immune response, in contrast to results from previous studies. Adult immune response depended largely on the magnitude of the juvenile immune response regardless of the identity of the antigen in the juvenile immune challenge, and did not depend on neonatal IgY titres. Our results are consistent with a priming effect of early immune experience on adult stage immune responsiveness, but we found no evidence of carryover effects of yolk-derived antibodies on adult immunity.

5. This study employs new methodology for investigation of maternal antibodies and presents results suggesting that further studies of maternal effects on immunity will require careful consideration of the numerous ways maternally derived yolk components can impact the different types of immune response.

Do natural antibodies compensate for humoral immunosenescence in tropical pythons?

Ageing is frequently claimed to result in an age-dependent deterioration in immune function. Our results, however, based on 30 known-aged water pythons (Liasis fuscus; age ranging from <1 to 18 years) immunized with keyhole limpet haemocyanin (KLH), demonstrate that age-related changes in immune function may follow different and opposing pathways. Python-specific humoral antibodies (SpAb) showed an age-dependent decrease in cross-reactivity to KLH, whereas natural antibodies (NAbs) ability to bind to this antigen increased with age. Notably, when humoral SpAb and NAb titres were combined, no effect of age was detected in antibody cross-reactivity, strongly suggesting that NAbs may play a crucial role in maintaining immunocompetence during the ageing process.

Rapid assessment survey for exotic benthic species in the São Sebastião Channel, Brazil

The study of biological invasions can be roughly divided into three parts: detection, monitoring, mitigation. Here, our objectives were to describe the marine fauna of the area of the port of São Sebastião (on the northern coast of the state of São Paulo, in the São Sebastião Channel, SSC) to detect introduced species. Descriptions of the faunal community of the SSC with respect to native and allochthonous (invasive or potentially so) diversity are lacking for all invertebrate groups. Sampling was carried out by specialists within each taxonomic group, in December 2009, following the protocol of the Rapid Assessment Survey (RAS) in three areas with artificial structures as substrates. A total of 142 species were identified (61 native, 15 introduced, 62 cryptogenic, 4 not classified), of which 17 were Polychaeta (12, 1, 1, 3), 24 Ascidiacea (3, 6, 15, 0), 36 Bryozoa (17, 0, 18, 1), 27 Cmdana (2, 1, 24, 0), 20 Crustacea (11, 4, 5, 0), 2 Entoprocta (native), 16 Mollusca (13, 3, 0, 0). Twelve species are new occurrences for the SSC. Among the introduced taxa, two are new for coastal Brazil. Estimates of introduced taxa are conservative as the results of molecular studies suggest that some species previously considered cryptogenic are indeed introduced. We emphasize that the large number of cryptogenic species illustrates the need for a long-term monitoring program, especially in areas most susceptible to bioinvasion. We conclude that rapid assessment studies, even in relatively well-known regions, can be very useful for the detection of introduced species and we recommend that they be carried out on a larger scale in all ports with heavy ship traffic.

3D-Strukturanalyse von Molluskenhämocyaninen aus elektronenmikroskopischen Bildern

Diese Arbeit präsentiert die bislang höchst aufgelösten KryoEM-Strukturen für ein Cephalopoden hämocyanin Dekamer (Nautilus pompilus Hämocyanin, NpH) und ein Gastropoden Hämocyanin Didekamer (keyhole limpet hemocyanin isoform 1). Durch die Methoden des “molecular modelling” und “rigid-body-fiting” wurde auch eine detaillierte Beschreibung beider Strukturen auf atomarem Niveau erstmalig möglich. Hämocyanine sind kupferhaltige Sauerstoff-Transportproteine die frei gelöst in Blut zahlreicher Arthropoden und Mollusken vorkommen. Allgemein sind Molluskenhämocyanine als Dekamere (Hohlzylinder aus 5 Untereinheiten-dimere) oder Didecamere (Zusammenlagerung von zwei Dekameren) zu finden. Durch Anlagerung weiterer Dekamere bilden sich teilweise tubuläre Multidekamere. Hämocyanine der Cephalopoden bestehen ausschließlich aus solitären Decameren. In Octopus und Nautilus bestehen die 10 Untereinheiten aus 7 funktionellen Einheiten(FU-a bis FU-g), wobei jede FU ein Sauerstoffmolekül binden kann. FUs a-f bilden die Wand des ringförmigen Moleküls und 10 Kopien der FU-g bilden einen sogenannten „inneren Kragenkomplex“. Das im Rahmen dieser Arbeit erstelltes molekulares Modell von NpH klärt die Struktur des Dekamers vollständig auf. Wir waren zum ersten Mal in der Lage das Untereinheiten-dimer, den Verlauf der Polypeptidkette und 15 unterschiedliche Kontaktstellen zwischen FUs zu identifizieren. Viele der inter-FU-Kontakte weisen Aminosäurenkonstellationen auf, die die Basis für die Übertragung allosterischer Wechselwirkungen zwischen FUs darstellen könnten und Hinweise für den Aufbau der allosterische Einheit geben. Potentielle Bindungsstellen für N-glykosidische Zucker und bivalente Kationen wurden auch identifiziert. Im Gegensatz zu NpH, kommen Gastropoden Hämocyanine (inkl. KLH) hauptsächlich als Didekamere vor und der Kragenkomplex wird in diesem Fall aus 2 FUs gebildet (Fu-g und FU-h). Die zusätzliche C'-terminale FU-h zeichnet sich durch eine spezielle Verlängerung von ~ 100 Aminosäuren aus. KLH stammt aus der kalifornische Schnecke Megathura crenulata und kommt seit mehreren Jahrzehnten als Immunostimulator in der immunologischen Grundlagenforschung und klinischen Anwendung zum Einsatz. KLH weist zwei Isoformen auf, KLH1 und KLH2. Das vorliegende Modell von KLH1 erlaubt die komplexe Architektur dieses riesigen Proteins in allen Details zu verstehen, sowie einen Vergleich zum dem NpH Dekamer auf atomare Ebene. Es wurde gefunden, dass das Untereinheitensegment a-b-c-d-e-f-g, sowie die equivalenten Kontaktstellen zwichen FUs stark konserviert sind. Dies deutet darauf hin, dass in Bezug auf die Übertragung allosterische Signale zwischen benachbarten FUs, grundlegende Mechanismen in beiden Molekülen beibehalten wurden. Weiterhin, konnten die Verbindungen zwischen den zwei Dekameren ertsmalig identifiziert werden. Schließlich, wurde die Topologie der N-glycosidischen Zucker, welche für die immunologische Eigenschaften von KLH1 von großer Bedeutung sind, auch aufgeklärt. Somit leistet die vorliegende Arbeit einen wesentlichen Schritt zum Verständnis der Quartärstruktur und Funktion der Molluskenhämocyanine.rn

Entwicklung eines immunologischen Testsystems zur Detektion des marinen Biotoxins Domoinsäure

Domoinsäure ist ein von mehreren Arten mariner Kieselalgen der Gattung Pseudonitzschia produziertes Toxin, welches während einer Algenblüte in Molluscen wie z.B. der Miesmuschel Mytilus sp. akkumuliert werden kann. Beim Verzehr solch kontaminierter Muscheln können sowohl beim Menschen als auch bei Tieren erhebliche Vergiftungserscheinungen auftreten, die von Übelkeit, Kopfschmerzen und Orientierungsstörungen bis hin zum Verlust des Kurzzeitgedächtnisses (daher auch als amnesic shellfish poisoning bekannt) reichen und in einigen Fällen tödlich enden. rnDie heute gängigen Methoden zur Detektion von Domoinsäure in Muschelgewebe wie Flüssigkeitschromatographie und Maus-Bioassay sind zeit- und kostenintensiv bzw. in Anbetracht einer Verbesserung des Tierschutzes aus ethischer Sicht nicht zu vertreten. Immunologische Testsysteme stellen eine erstrebenswerte Alternative dar, da sie sich durch eine vergleichsweise einfache Handhabung, hohe Selektivität und Reproduzierbarkeit auszeichnen.rnDas Ziel der vorliegenden Arbeit war es, ein solches immunologisches Testsystem zur Detektion von Domoinsäure zu entwickeln. Hierfür wurden zunächst Antikörper gegen Domoinsäure gewonnen, wofür das Toxin wiederum als erstes über die Carbodiimid-Methode an das Trägerprotein keyhole limpet hemocyanin (KLH) gekoppelt wurde, um eine Immunantwort auslösen zu können. Kaninchen und Mäuse wurden mit KLH-DO-Konjugaten nach vorgegebenen Immunisierungsschemata immunisiert. Nach vier Blutabnahmen zeigte das polyklonale Kaninchenantiserum eine ausreichend hohe Sensitivität zum Antigen; das nachfolgende Detektionssystem wurde mit Hilfe dieses polyklonalen Antikörpers aufgebaut. Zwar ist es gegen Ende der Arbeit auch gelungen, einen spezifischen monoklonalen Antikörper aus der Maus zu gewinnen, jedoch konnte dieser aus zeitlichen Gründen nicht mehr im Detektionssystem etabliert werden, was durchaus wünschenswert gewesen wäre. rnWeiterhin wurde Domoinsäure im Zuge der Entwicklung eines neuartigen Testsystems an die Trägerproteine Ovalbumin, Trypsininhibitor und Casein sowie an Biotin konjugiert. Die Kopplungserfolge wurden im ELISA, Western Blot bzw. Dot Blot nachgewiesen. Die Ovalbumin-gekoppelte sowie die biotinylierte Domoinsäure dienten im Folgenden als die zu messenden Größen in den Detektionsassays- die in einer zu untersuchenden Probe vorhandende, kompetitierende Domoinsäure wurde somit indirekt nachgewiesen. rnDer zulässige Höchstwert für Domoinsäure liegt bei 20 µg/g Muschelgewebe. Sowohl mit Biotin-DO als auch mit OVA-DO als den zu messenden Größen waren Domoinsäurekonzentrationen unterhalb dieses Grenzwertes nachweisbar; allerdings erwies sich der Aufbau mit Biotin-DO um das ca. 20-fache empfindlicher als jener mit OVA-DO. rnDie in dieser Arbeit präsentierten Ergebnisse könnten als Grundlage zur Etablierung eines kommerzialisierbaren immunologischen Testsystems zur Detektion von Domoinsäure und anderen Biotoxinen dienen. Nach erfolgreicher Validierung wäre ein solches Testsystem in seiner Handhabung einfacher als die gängige Flüssigkeitschromatographie und besser reproduzierbar als der Maus-Bioassay.rn

Zur Rolle der Antigendosis in IgE-vermittelten Immunantworten und der allergischen Atemwegsentzündung

Die Verabreichung von hohen Antigendosen im Rahmen der allergenspezifischen Immuntherapie (SIT) resultiert in der Induktion einer allergenspezifischen Toleranz in sensibilisierten Patienten. Vorangegangene Studien der Klinischen Forschergruppe Allergie identifizierten CD4-CD8- doppelt-negative T-Zellen (dnTZ), welche nach wiederholter intraperitonealer Injektion von hohen Dosen (HD) des an das Adjuvans Aluminiumhydroxid adsorbierten Antigens Keyhole Limpet Hemocyanin in Mäusen induziert wurden, als potente Suppressorzellen für die IgE-Produktion. Mäuse, die hingegen mit niedrigen Dosen (LD) desselben Antigens behandelt wurden, entwickelten eine starke, persistierende IgE-Immunantwort. rnIm Fokus meiner Doktorarbeit stand die phänotypische Charakterisierung der dnTZ aus HD-Mäusen sowie die Aufklärung möglicher inhibitorischer Wirkmechanismen. In Erweiterung der bisherigen Arbeiten und in Anlehnung an die klinische Praxis bei der Durchführung der SIT habe ich bei meinen Untersuchungen die subkutane Injektion ohne Adjuvans als alternative Applikationsroute verwendet. In meinen Studien konnte ich durch die zusätzliche Verwendung des klinisch relevanten Allergens Ovalbumin die Allgemeingültigkeit des Konzepts der antigendosisabhängigen Regulation der IgE- Produktion durch dnTZ verifizieren. Die Vakzinierung mit hohen Antigendosen verhinderte die Ausbildung einer IgE-Produktion in antigenspezifischer Weise. HD- Mäuse wiesen in vitro eine geringere Aktivierung von TH2-Zellen als LD-Mäuse auf. Im Mausmodell der allergischen Atemwegsentzündung wiesen HD-Mäuse eine reduzierte Atemwegsreaktivität sowie eine geringere pulmonale TH2-Zytokin- produktion auf. rnIch konnte zudem tendenziell eine leicht erhöhte Anzahl von dnTZ in HD-Mäusen messen. Die in HD-Mäusen induzierten dnTZ habe ich durchflusszytometrisch charakterisiert, konnte jedoch keinen eindeutigen Marker für suppressive dnTZ identifizieren. In einem adoptiven Transferexperiment war eine T-Zellpopulation von HD-Mäusen aus der γδ-T-Zell-Rezeptor-tragende T-Zellen depletiert worden waren, ähnlich wie die Ausgangs-T-Zellpopulation in der Lage die IgE-Produktion in den Rezipienten zu inhibieren, was darauf schließen lässt, dass die untersuchten regulatorischen dnTZ einen αβ-T-Zell-Rezeptor exprimieren. rn

Immunochemical interactions of peptides with site-directed polyclonal immunoglobulin G

The objective of this study was to investigate the immunochemical nature of the polyclonal immune response to the 14mer peptide TINKEDDESPGLYG and to identify interactions among antibodies to more than one epitope. Two groups of rabbits were immunized with the 14mer peptide and a Keyhole Limpet hemocyanin (KLH) carrier, but with KLH attached either to the 14mer's N- or C-terminus. Two approximate epitopes were mapped by an antibody-capture enzyme-linked immunosorbent assay method using antiserum obtained when KLH was oriented on the C-terminus of the 14mer. A precise mapping of the epitopes performed with inhibition enzyme immunoassays (iEIAs) resulted in an N-terminal 6mer epitope TINKED and a C-terminal 10mer epitope EDDESPGLYG. The epitopes overlapped by two amino acids. IEIAs and iEIAs incorporating antibody-blocking peptides indicated that the two anti-epitope antibody fractions did not interfere with one anothers' epitope binding. It was postulated that the anti-TINKED and anti-EDDESPGLYG antibody fractions individually bind their respective hydrophobic epitope "core" region at the N- or C-terminal of peptide TINKEDDESPGLYG, while sharing the two hydrophilic overlap amino acids. This antibody "lap joint" binding interaction can be accomplished by each of the anti-epitope antibodies binding an opposite side of the epitope overlap region in the shallow periphery of its binding site. ^

Beryllium, thorium and protactinium isotope ratios in sediments from the Galapagos microplate

Biogenic particle fluxes from highly productive surface waters, boundary scavenging, and hydrothermal activity are the main factors influencing the deposition of radionuclides in the area of the Galapagos microplate, eastern Equatorial Pacific. In order to evaluate the importance of these three processes throughout the last 100 kyr, concentrations of the radionuclides 10Be, 230Th, and 231Pa, and of Mn and Fe were measured at high resolution in sediment samples from two gravity cores KLH 068 and KLH 093. High biological productivity in the surface waters overlying the investigated area has led to 10Be and 231Pa fluxes exceeding production during at least the last 30 kyr and probably the last 100 kyr. However, during periods of high productivity at the up welling centers off Peru and extension of the equatorial high-productivity zone, a relative loss of 10Be and 231Pa may have occurred in these sediment cores because of boundary scavenging. The effects of hydrothermal activity were investigated by comparing the 230Thex concentrations to the Mn/Fe ratios and by comparing the fluxes of 230Th and 10Be which exceed production. The results suggest an enhanced hydrothermal influence during isotope stages 4 and 5 and to a lesser extent during isotope stage 1 in core KLH 093. During isotope stages 2 and 3, the hydrothermal supply of Mn was deposited elsewhere, probably because of changes in current regime or deep water oxygenation. A strong increase of the Mn/Fe ratio at the beginning of climatic stage 1 which is not accompanied by an increase of the 230Thex concentration is interpreted to be an effect of Mn remobilization and reprecipitation in the sediment.