Podcasts about enzymaktivit

Störungen des Kalziumhaushalts, insbesondere Hypokalzämie und Hyperkalzämie, sind relevante pathophysiologische Zustände, die vielfältige Auswirkungen auf den Körper haben können. Kalzium ist ein essentielles Elektrolyt, das an zahlreichen biologischen Prozessen beteiligt ist, wie der neuromuskulären Erregbarkeit, der Blutgerinnung, der Enzymaktivität und der Stabilisierung von Zellmembranen.Lerne die wichtigen Beobachtungskriterien zu Störungen dieser zwei wichtigen Elektrolyte und lass Dich wieder fit machen für Deine Leistungskontrollen und Prüfungen!

Beeinflusst unser biologisches Geschlecht unser Bedürfnis nach Erholung? Diese Frage habe ich mir gestellt, nachdem ich mich ausgiebig mit den physiologischen Unterschieden zwischen männlichen und weiblichen Körpern auseinandergesetzt habe. Spoiler: es gibt mehr Unterschiede, als nur die Geschlechtsorgane ;) In dieser Folge geht es also um die relevanten Unterschiede für uns Läufer:innen und ich bringe euch Denkanstösse mit, um eure eigenen Erholungsphasen nochmal zu überdenken.   Hier gehts lang, wenn du dich für ein Coaching bei mir interessierst: http://lucky-trails.com/  und hier kannst du dich zum Newsletter anmelden:  https://lucky-trails.us2.list-manage.com/subscribe?u=3c9565207188f394c933fe078&id=15d818e8f7   Hier findest du meine Vlogs auf YouTube:  https://youtube.com/playlist?list=PLDqzN2JFgI1eFiXUH6G6XXIPw_pA6IbpP   Trainingsvideos auf YouTube: https://www.youtube.com/watch?v=WcR937wDHUo&list=PLDqzN2JFgI1dZFkyJaemK8f5gksMHeVb_   Hier gibts alle Trailtipps aus den bisherigen Folgen Lucky Trails: Komoot: https://www.komoot.de/user/1395405294994?ref=wud Website: https://lucky-trails.com/trainingstipps/trailtipps/   Hier findest du das YouTube-Format «Trail with me»:  https://youtu.be/p_I7_a-biao   Mehr Lucky Trails? Meinen Spreadshirt-Shop findest du hier: https://lucky-trails.myspreadshop.de/   Die Blogposts zu Lucky Trails gibt es hier zu lesen: https://lifeisaluckybag.com Der aktuelle Post: «Trailtipp: Senseschlucht»: https://www.lifeisaluckybag.com/trailtipp-senseschlucht/   Hier findest du die Sportnahrung, die ich verwende (alle Links in dieser Kategorie sind Affiliate Links): Clif Bar White Chocolate Macadamia Nuts (18er-Pack): https://amzn.to/3NMyC6h GU Energy Gel (Vanilla) (24er-Pack): https://amzn.to/3FY2xGA Optimum Nutrition ON Gold Standard Whey Protein Pulver: https://amzn.to/3zXPUrj Vega Sport Protein Chocolate: https://amzn.to/3NMDfND GU Energy Roctane Ultra Endurance Energy Drink, Lemon Berry: https://amzn.to/3EdaUwL Orgain Vegan Protein Powder. 30% Rabatt mit dem Code LUCKYTRAILS auf der Orgain-Webseite! (aktuell leider nur für Lieferungen innerhalb der USA) https://www.orgain.com/discount/LUCKYTRAILS?rfsn=6937942.341e02&utm_source=refersion&utm_medium=affiliate&utm_campaign=6937942.341e02   Passende Folgen: Folge 44 – Take it easy   Möchtest du mir eine E-Mail schreiben? podcast.luckytrails@gmail.com    Wenn du mich zusätzlich unterstützen möchtest, dann folge mir doch auch auf YouTube! https://www.youtube.com/channel/UCyBEcEyaVw4IZuE2hGiwOIg?sub_confirmation=1    Studien zum Thema: Effekt von Eiswasser auf die Erholung: https://www.acefitness.org/continuing-education/certified/july-2018/7034/ace-sponsored-research-the-effect-of-cold-water-immersion-on-recovery-and-exercise-performance/ Aktive und passive Erholung: https://www.acefitness.org/continuing-education/certified/march-2018/6919/ace-sponsored-research-active-vs-passive-recovery-and-exercise-performance-which-strategy-is-best/ Physiologische und ernährungswissenschaftliche Aspekte der Erholung nach dem Training: spezifische Empfehlungen für Sportlerinnen: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21923203/ Sport und Flüssigkeitszufuhr: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17277604/ Geschlechtsspezifische Unterschiede in den physiologischen Reaktionen auf thermischen Stress: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/7588704/ Geschlechtsspezifische Unterschiede bei der Schweißproduktion während des Spinning-Trainings: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16937989/ Geschlechtsunterschiede bei der Ermüdung der menschlichen Skelettmuskulatur: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11474957/ Unterschiede in den Enzymaktivitäten des Energiestoffwechsels: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/0022510X84900959 Substratmetabolismus: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/10953068/ Muskelermüdung: https://link.springer.com/article/10.1007/s00421-004-1293-0   Mehr über Muskelfasern: https://www.bestfit.app/blog-de/muskelfasern   Oder empfiehl Lucky Trails weiter!   Musik: Upbeat Happy Country von Monkey Style via AudioJungle ____________________ Impressum: Viktoria Hautkappe  1819 Lamont Street NW  20010 Washington, District of Columbia E-Mail: podcast.luckytrails@gmail.com

Hallo, schön, dass Du wieder mit mir in das Fach Biologie einsteigen möchtest. :) Heute werden wir uns den Enzymen widmen in der #57 Folge hatten wir uns bereits einen Überblick über Enzyme verschafft und die kompetitive und die nichtkompetitive Hemmung angeschaut. In dieser Folge, wollen wir uns den Einfluss der Temperatur und des pH-Wertes auf die Enzymaktivität anschauen. Anschließend werden wir uns noch die Coenzyme und deren Funktion bei enzymatischen Reaktionen widmen. Ich hoffe, diese Folge hilft Dir und Du kennst Dich nun besser mit den Enzymen aus. Übrigens haben wir jetzt auch eine eigene Website, schaue doch gerne mal auf: https://www.9thwear.com vorbei. :) Dein Name als Unterstützer am Anfang jeder Podcast-Folge? Ich werde Dich am Anfang der nächsten Podcast-Folge namentlich aufführen. Wenn Dir der Podcast zu einem besseren Gefühl oder einer besseren Note verholfen hat, dann freue ich mich über Deine Unterstützung, damit können wir sicherstellen, dass wir weiterhin für Dich tolle Lerninhalte präsentieren können. Mit Paypal kannst Du uns mit folgendem Link unterstützen: https://www.paypal.me/abiturcrashkurs Auch mit einer Bewertung bei Apple Podcasts oder einer lieben Nachricht von Dir kannst Du uns gern unterstützen ❤ Audiovisuelle Direktion & Produktion: Christian Horn

Hallo und herzlichen Willkommen zu einer neuen Podcastepisode! Ich hatte in der vergangenen Zeit ein paar kleine Probleme mit der Technik. Heute möchte ich dir gern eine neue Folge präsentieren. Zu Gast habe ich Mark Weiland, der mit mir gemeinsam das heutige Thema „durchkaut“. Smoothies sind in aller Munde und der Hype wächst! Wir klären auf, was wir von Smoothies halten und warum solche gemixten Getränke auch kritisch betrachtet werden sollten. Viel Spaß beim Anhören! Shownotes: Vorstellung Mark von Weiland-wissen.de Wo begann der Hype mit Grünen Smoothies? Warum ist richtiges Kauen so wichtig? Statt Smoothies trinken, Smoothie Bowls zubereiten! Langsames Essen ist unglaublich wichtig für die Verdauung und die Aufnahme von Nährstoffen. Über die positiven Aspekte geht es im zweiten Teil!   Dinge, über die wir gesprochen haben Green For Life – Victoria Boutenko  handverzierte Kokosnuss-Schalen für Deine Smoothie-Bowls     ▼▼▼Warum ist richtiges Kauen so wichtig? Hier findest die komplette Liste:▼▼▼ Zerkleinerung durch reaktionsneutrale Zähne Zerkleinerung im geschlossenen Mundraum (weitgehend geschützt vor dem Luftsauerstoff), Vitalstoffe werden bereits aufgenommen (Mundschleimhaut), vor der Magensäure bewahrt und nicht zerstört durch Oxidation. Der Mundspeichel hat antibakterielle und antivirale Eigenschaften. Intensives Kauen verstärkt diese Wirkung enorm. Enzyme – die Verdauung beginnt im Mund: alpha-Amylase 1 = Ptyalin: Stärke in Oligosaccharide pH 5,7 optimal, saurer bedeutet Abnahme der Enzymaktivität. Im Dünndarm werden die Oligosaccharide dann durch eine weitere Amylase in Disaccharide wie Maltose aufgespalten und letztlich durch Maltase (in der Gallenflüssigkeit) in Glucose (Monosaccharid) zerlegt. Die Pankreas-Amylase setzt die vorbereitete und noch nicht vollendete Arbeit (Aufspaltung von Stärke) dann fort. Anwärmen auf Körpertemperatur Rezeptoren nehmen Geruch und Geschmack auf, stimulieren den Vagusnerv und regen die Magensaft-Produktion an. Intensives Kauen verbessert also die Verdauungsaktivitäten im Magen-Darm-Trakt. Zahnreinigung Zahnfleischmassage bewirkt bessere Durchblutung Gut kauen heißt Kaumuskeltraining. Richtiges Kauen bewirkt daher auch eine bessere Durchblutung der Kaumuskeln. Gutes Kauen bedeutet Anregung der 3 großen Speicheldrüsen. Der Zahnapparat wird durch richtiges Kauen erhalten. Der piezoelektrische Effekt wirkt dem Unterkieferschwund entgegen, beim Kauen entstehen elektrische Ströme, die Heilung, Aufbau und Erhalt des Knochens bewirken. Dieser positive Effekt wird durch Kraftaufwendung mit Widerstand (durch die Kaumasse) erhöht. Deshalb gibt es Unterkieferschwund nach Totalausfall der Zähne durch Nichtbeanspruchung Thema Entsaften: Faser- und Ballaststoffe regen die Darmperistaltik an und dienen auch der natürlichen Entgiftung (z.B. Abtransport der Gallensäure) und sie bieten für wichtige Verdauungsbakterien die Grundlage, welche wiederum Vitamin K und B12 bilden. Allerdings entzieht man den Lebensmitteln beim Entsaften diese Faser- und Ballaststoffe. Das geschieht beim Mixen Zerkleinerung Verwirbelung mit dem Metall + Interkation mit Obstsäure führt zu Oxidation durch Sauerstoff, Substanzverlust von Vitalstoffen, z. B. Vitamin C Die magnetische Struktur/Information der Lebensmittel, die ursprünglich durch das Einwirken des Erdmagnetfelds entstanden ist wird durch das Mixen zerstört Wird Stärke nicht richtig verdaut, kann sich Schleim in der Lunge bilden, Infekte im Mittelohr und der oberen Atemwege, der „Frosch im Hals“ kann auch daher kommen. Die Kaumasse zur Anregung der Speicheldrüse fehlt, weshalb nur wenig Amylase-Produktion stattfindet.   VERBINDE DICH MIT MARK ➥ Facebook: https://www.facebook.com/weiland.wissen/ ➥ Instagram: https://www.instagram.com/weilandwissen/ ➥ Twitter: https://twitter.com/WEILANDWISSEN ➥ Google Plus: https://plus.google.com/+WEILANDWISSEN ➥ YouTube https://www.youtube.com/c/WEILANDWISSEN  

Morbus Fabry wird X-chromosomal vererbt und führt durch einen Defekt des lysosomalen Enzyms α-Galaktosidase A zu einer Störung im Glykosphingolipid-Katabolismus. Neutrale Glykosphingolipide, v.a. Gb3 (Globotriaosylceramid), akkumulieren in Lysosomen verschiedenster Gewebe. Mit zunehmender Ablagerung dieser Stoffe im Gefäßendothel und in den Organen kommt es zur Ausprägung der Krankheitssymptome. In der Kindheit beginnt die Erkrankung häufig mit Akroparästhesien und Angiokeratomen. Im weiteren Verlauf treten dann die lebenslimitierenden Manifestationen dieser Erkrankung auf, wie terminale Niereninsuffizienz und, durch Ischämie- und Infarktereignisse, Myokardinfarkt und zerebrale Ischämie. Im Gegensatz zur überwiegenden Mehrzahl anderer X-gebundener Erkrankungen zeigen bei Morbus Fabry nahezu alle heterozygoten Mutationsträgerinnen im Laufe der Zeit klinische Manifestationen dieser Erkrankung, teils in gleich schwerer Form wie männliche Patienten. Da bisherige Hypothesen davon ausgingen, dass eine Verschiebung der X-Inaktivierung zugunsten des mutierten GLA-Allels am Auftreten von Symptomen bei heterozygoten Fabry-Mutationsträgerinnen beteiligt sei, wurden die X-Inaktivierungsmuster von durch Mutationsanalyse gesicherten Morbus Fabry-Patientinnen mit Hilfe des Androgenrezeptor-Tests untersucht. Bei diesem Assay wird genomische DNA mit methylierungssensitiven Restriktionsenzymen inkubiert. Diese verdauen nur die unmethylierte DNA des aktiven X-Chromosoms, so dass in der anschließenden PCR-Amplifikation eines hochpolymorphen CAG-Repeats im Exon 1 des Androgenrezeptor-Gens lediglich Allele des inaktiven X-Chromosoms amplifiziert werden. Nach der automatisierten Auswertung mittels Fragmentanalyse, ermöglicht durch einen mit einem Fluoreszenzfarbstoff markierten PCR-Primer, zeigt das Verhältnis der zwei Androgenrezeptor-Allele zueinander die relative Häufigkeit eines jeden Allels auf dem aktiven oder inaktiven X-Chromosom in den Zellen des untersuchten Materials. Erstmals wurden im Rahmen der vorliegenden Arbeit die X-Inaktivierungsmuster heterozygoter Mutationsträgerinnen von Morbus Fabry im Vergleich zu einem nichtverwandten Kontrollkollektiv untersucht. 13 (46%) der 28 Fabry-Mutationsträgerinnen zeigten eine random X-Inaktivierung, 10 (36%) eine moderate Verschiebung der X-Inaktivierung und 5 (18%) eine ausgeprägte Verschiebung der X-Inaktivierung zugunsten eines Allels. Es zeigte sich kein statistisch signifikanter Unterschied zu den Inaktivierungsmustern gleichaltriger Kontrollen (p = 0,669). Segregationsanalysen konnten anhand der Familien von sechs Frauen mit ausgeprägter oder moderater Verschiebung der X-Inaktivierung durchgeführt werden. Hier zeigte sich bei vier dieser Frauen eine Verschiebung der X-Inaktivierung zugunsten des Wildtyp GLA-Allels, während bei zwei weiteren eine Verschiebung zugunsten des mutierten Allels in Leukozyten erkennbar war. Bei jeder der Fabry-Patientinnen war sowohl der klinische Schweregrad der Erkrankung mittels MSSI (Mainz Severity Score Index), einem detaillierten Scoring-System für Morbus Fabry, als auch die Enzymaktivität der α-Galaktosidase A bestimmt worden. Eine Korrelation zwischen dem Ausmaß der X-Inaktivierung in Leukozyten heterozygoter Fabry-Mutationsträgerinnen und deren klinischen oder biochemischen Krankheitsparametern konnte jedoch nicht nachgewiesen werden. In dieser Studie konnte gezeigt werden, dass heterozygote Fabry-Patientinnen random X-Inaktivierungsmuster ähnlich denen gesunder Frauen aufweisen. Anhand unserer Daten konnte nicht belegt werden, dass das Auftreten und der Schweregrad der Erkrankung bei der Mehrzahl der heterozygoten Fabry-Patientinnen auf eine Verschiebung der X-Inaktivierung zugunsten des mutierten Allels als Pathomechanismus zurückzuführen ist. X-Inaktivierungsstudien können jedoch dazu beitragen, jene Frauen frühzeitig herauszufiltern, welche aufgrund einer bei ihnen möglicherweise rascher progredient verlaufenden Erkrankung von einer sehr teuren Enzymersatztherapie am meisten profitieren könnten.

Die Stoffwechselkrankheit Morbus Pompe ist eine seltene autosomal-rezessiv vererbte, multisystemische lysosomale Speichererkrankung. Ursächlich für die Krankheit sind Mutationen im Gen GAA (Chromosom 17), das für das Enzym saure α-Glukosidase kodiert. Dieses Enzym setzt normalerweise Glukose aus Glykogen in Lysosomen frei. Ein Mangel dieses Enzyms, das bei Gesunden in allen Geweben aktiv ist, führt zu Strukturveränderungen in Muskulatur, Leber, Herzmuskel, Gefäßsystem und Nervensystem und damit zu einem breiten und heterogenen Spektrum an klinischen Symptomen. Die schwere juvenile Verlaufsform mit hypertropher Kardiomyopathie und ausgeprägter Muskelschwäche führt in den ersten beiden Lebensjahren zum Tod, die mildere adulte Form beginnt erst im Erwachsenenalter und führt zu progredienter Muskelschwäche und respiratorischer Insuffizienz. Die verschiedenen Verläufe sind abhängig von der verbleibenden Enzymaktivität. Unbehandelt verläuft die Erkrankung progredient in unterschiedlicher Schnelligkeit und Ausprägung. Seit 2006 kann der Morbus Pompe durch eine Enzymersatztherapie mit Alglucosidase-alfa behandelt werden. In einer offenen klinischen nicht-verblindeten Beobachtungsstudie wurde an 7 deutschen Zentren die Wirksamkeit und Verträglichkeit dieser Enzymersatztherapie über einen Zeitraum von drei Jahren untersucht. An der Studie teilgenommen haben 38 adulte gesichterte Morbus Pompe Patienten mit variabler Ausprägung der Krankheit. Zur Verifizierung der Therapieauswirkung wurden die Patienten vor und nach jeweils 12 Monaten Enzymersatztherapie je 11 Untersuchungen unterzogen, die aus Muskelfunktions- und Kraftmessungen sowie Lungenfunktion, Serum-Kreatininkinase-Messung, einem Fragebogen zur Erfassung der Lebensqualität, einem Schmerzfragebogen und einer Bestimmung der Antikörpertiter bestanden. Bei den meisten Tests zeigten sich keine signifikanten Veränderungen im Verlauf der drei Jahre. Ausnahmen waren der 6-Minuten Geh-Test, der SF36 und die Serum-Kreatinkinase. Mit länger dauernder Therapie entwickeln nahezu alle Patienten Antikörper gegen das therapeutische Enzym, trotzdem zeigen die wenigsten anaphylaktische Reaktionen. Die klinischen Testergebnisse aus dieser 3-Jahres-Studie sowie auch die Ergebnisse anderer Studien deuten insgesamt auf eine Stabilisierung der neuromuskulären Funktion mit milden funktionellen Verbesserungen hin. Da der natürliche Verlauf progredient ist, ist eine Stabilisierung mit teilweiser Tendenz zur Verbesserung für die Patienten ein Therapieerfolg. Da diese Therapie lebenslang durchgeführt werden muss, sind weitere Studien über einen längeren Verlaufszeitraum nötig.

Ziel dieser Arbeit war es, die Bedeutung des CK/AST-Quotienten im Rahmen der Diagnostik von Muskelerkrankungen bei Rindern zu klären. Im Speziellen sollte geprüft werden, ob es möglich ist, mithilfe einer einmaligen Messung der CK- und AST-Aktivität im Blutserum und Kenntnis des Verhältnisses von CK- und AST-Aktivität im Muskel die Zeitspanne zu berechnen, die seit dem Muskeltrauma mindestens verstrichen sein muss. Weiterhin sollte berechnet werden, wie hoch die Aktivität der beiden Enzyme im Serum maximal war und wie viel Muskelmasse bei dem Trauma zerstört wurde. Zunächst wurden von 60 weiblichen Rindern mit einem Alter von 18 Monaten oder älter nach der Euthanasie Proben aus insgesamt sieben Skelettmuskeln genommen, um den CK- und AST-Gehalt in verschiedenen Muskeln zu bestimmen. Bei den ausgewählten Rindern durfte keine Muskelerkrankung diagnostiziert worden sein. In unterschiedlicher Anzahl wurden beprobt: Mm. adductores (n = 57), M. biceps femoris (n = 60), M. extensor carpi ulnaris (n = 9), M. sternomandibularis (n = 28), M. gastrocnemius (n = 13), M. semimembranosus (n = 13), M. quadriceps femoris (n = 13). Die Muskelproben wurden bis zur weiteren Verarbeitung bei -80°C tiefgefroren. Nach dem Auftauen wurden die Muskelproben in einem Mixer zerkleinert, mit physiologischer Kochsalzlösung im Verhältnis 1:10 verdünnt und mithilfe eines Ultraturrax homogenisiert. Im Anschluss an die Zentrifugation wurden die Aktivitäten von CK und AST im klaren Überstand mithilfe des Roche/Hitachi 912 E Analyzers bei 37°C gemessen. Aus den erhaltenen Werten wurde dann der mediane CK/AST-Quotient in jedem Muskel berechnet. Der CK/AST-Quotient variierte in den untersuchten Muskeln zum Teil stark. Im Einzelnen war der Quotient in den Mm. adductores (m = 59,7) signifikant niedriger als im M. biceps femoris (m = 86,1; p = 0,04) und im M. quadriceps femoris (m = 114,6; p = 0,03). Außerdem war der CK/AST-Quotient in den Mm. adductores hoch signifikant niedriger (p < 0,01) als im M. semimembranosus (m = 137,4). Der mediane CK/AST-Quotient im M. extensor carpi ulnaris betrug 75,7, im M. sternomandibularis 74,3 und im M. gastrocnemius 88,5. Die Einteilung der beprobten Rinder in drei Altersgruppen ergab keine statistisch signifikanten Unterschiede weder im CK- noch im AST-Gehalt in den Mm. adductores und im M. biceps femoris zwischen den einzelnen Gruppen. Der Vergleich des Muskelenzymgehalts verschiedener Rinderrassen zeigte dagegen, dass Tiere der Rasse Braunvieh (m = 5780 IU/g, n = 6) einen 2,5 mal höheren medianen CK-Gehalt in den Mm. adductores aufwiesen als Tiere der Rasse Fleckvieh (m = 2300 IU/l, n = 40). Dieser Unterschied war statistisch signifikant (p = 0,03). Im zweiten Teil dieser Arbeit wurden retrospektiv die Daten von 164 weiblichen Rindern mit erhöhten CK- und AST-Aktivitäten im Serum ausgewertet mit dem Ziel, die Halbwertszeiten von CK und AST zu ermitteln. Es wurden nur Tiere ausgewählt, welche 18 Monate oder älter waren, keine stark erhöhten Leberwerte hatten und bei denen mindestens zweimal eine Serumprobe untersucht worden war. Die für die Halbwertszeiten der beiden Enzyme ermittelten Werte zeigten eine starke Variation. Der Median der für die CK ermittelten Halbwertszeiten betrug 37,85 Stunden, derjenige der AST 110,81 Stunden. Die kürzeste gefundene Halbwertszeit für die CK war 7,73 Stunden, für die AST war sie 8,65 Stunden. Bei 60 von den 164 ausgewerteten Tieren stieg die AST-Aktivität im Serum noch an, während die CK-Aktivität bereits abfiel. Dies könnte ein Hinweis darauf sein, dass die AST langsamer aus Muskelzellen freigesetzt wird als die CK und dass die beiden Enzyme nicht zeitgleich ihre Maximalaktivität im Serum erreichen. Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass der CK/AST-Quotient in verschieden Muskeln unterschiedlich ist. Dies scheint unter anderem daran zu liegen, dass sich Muskeln in ihrem CK-Gehalt unterscheiden. In dieser Studie war vor allem der CK-Gehalt in den Mm. adductores im Vergleich zu den anderen untersuchten Muskeln deutlich geringer. Die Berechnung des Zeitpunktes, an dem ein Muskeltrauma eingetreten ist, sowie der dabei zugrundegegangenen Muskelmasse und der initialen Enzymaktivität im Serum mithilfe des CK/AST-Quotienten ist also nur möglich, wenn der geschädigte Muskel bekannt ist.

Macrophage migration inhibitory factor (MIF) ist ein 12,5 kDa großes Protein, das als Homotrimer in fast allen Körpergeweben konstitutionell exprimiert wird und proinflammatorische wie wachstumsregulierende Eigenschaften aufweist. Die experimentelle Datenlage über die Wirkmechanismen von MIF zeigen, dass MIF sowohl extrazelluläre Wirkung als Zytokin/Chemokin wie auch eine intrazelluläre Wirkung als Regulator von Ubiquitylierung und proteasomaler Aktivität oder als Enzym mit Tautomerase-Aktivität besitzt. Für alle Mechanismen ist ein Einfluss von MIF auf Wachstumsregulation beschrieben. Die Evidenz für MIF als Tautomerase ist allerdings schlecht belegt und es wird diskutiert, ob dies ein Artefakt oder ein Relikt aus evolutionären Vorformen von MIF ist. Ziel dieser Arbeit ist es, über genetisch modifizierte Mäuse, die entweder eine komplette Deletion des MIF-Gens (MIF Knock-Out-Maus) oder eine Punktmutation mit Verlust der Enzymaktivität tragen, die funktionelle Rolle von MIF bei der Hauttumorgenese zu bestimmen und zu testen, ob die Tautomerase-Aktivität von MIF von funktioneller Relevanz bei der Tumorgenese ist. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Abwesenheit von MIF in der murinen Haut während der chemischen One Stage-Karzinogenese mit Benzo[α]pyren zu verstärkter Tumorbildung führt. Der Verlust von Prolin 1 und damit der Tautomeraseaktivität alleine führt zu einem Phänotyp, welcher zwischen dem des Knock-Outs und dem des Wildtyps liegt. Dies weist daraufhin, dass Prolin 1 oder alternativ die Tautomeraseaktivität eine wichtige biologische Rolle für die Funktion von MIF bei der malignen Transformation von Keratinozyten spielt.

Die in dieser Dissertation präsentierten Ergebnisse tragen aus dem Blickwinkel der Evolutionsbiologie zu unserem Verständnis der Regulation von Genexpression bei. Ich verwende einen bestens bekannten Modellorganismus, die Fruchtfliege Drosophila melanogaster, nicht nur als Objekt der Beobachtung, sondern auch als ein genetisches Manipulationswerkzeug, und untersuche drei verschiedene Aspekte des Prozesses, durch den die in der DNA gespeicherte Information förmlich „entfesselt“ oder umgesetzt wird zu biologischem Sinn, letztlich also zu Form und Funktion. In Kapitel 1 zeige ich zunächst, dass eine Inaktivierung des X-Chromosomes (und somit Genregulation auf chromosomaler Ebene) in der männlichen Keimbahn von D. melanogaster stattfindet. Im Gegensatz zur X-Inaktivierung in weiblichen Säugetieren, wo dies in den somatischen Zellen als Mechanismus zur Dosiskompensation auftritt, ist diese Art der Inaktivierung auf die Spermatogenese beschränkt und wurde wahrscheinlich während der Genomevolution als eine Möglichkeit etabliert, schädliche Auswirkungen in Zusammenhang mit Sexualantagonismus zu umgehen. Durch P-Element-vermittelte Keimbahntransformation erhielt ich fast 50 unabhängige Insertionen eines testisspezifischen Reportergenkonstrukts und untersuchte die dazugehörigen Reportergenaktivitäten durch Messung der Enzymaktivität und durch quantitative RT-PCR. Autosomale Insertionen dieses Konstrukts zeigten das erwartete Muster hoher männchen- und testisspezifischer Expression. Insertionen auf dem X-Chromosom zeigten dagegen wenig bzw. gar keine Expression des Transgens. Da die X-chromosomalen Insertionen die euchromatischen Abschnitte des Chromosoms abdeckten (bestimmt durch inverse PCR), konnte eine systematische Bevorzugung bestimmter Regionen bei Insertionen, die ein Fehlen von Expression auf dem X-Chromosom hätte erklären können, ausgeschlossen werden. Der Effekt scheint eine globale Eigenschaft des X-Chromosomes zu sein. Lediglich die Testisspezifität des transgenen Konstrukts ist für das Erscheinen des Effekts erforderlich, was somit eine Selektionshypothese für die X-Inaktivierung erhärtet sowie einige Beobachtungen erklären könnte, die im Zusammenhang mit der Verteilung von im Männchen und Testis exprimierten Genen im Drosophila-Genom gemacht wurden. In Kapitel 2 untersuche ich dann mutmaßliche cis-regulatorische Sequenzen und ihr Vermögen, allelspezifische Genexpression zu steuern. Nachdem Microarray-Studien umfangreiche Variabilität im Primärmerkmal Genexpression in unterschiedlichsten Taxa aufgedeckt haben, ist eine naheliegende Frage, mit der sich Evolutionsbiologen konfrontiert sehen, die nach der dieser Variabilität zugrunde liegenden genetischen Quelle. Neben epigenetischen Mechanismen gibt es einen Disput darüber, ob regulatorische Sequenzen nahe des exprimierten Gens (cis-Faktoren) und anderswo im Genom kodierte Faktoren (trans-Faktoren) einen qualitativ und quantitativ unterschiedlichen Beitrag zur Variabilität der Genexpression liefern. Hierzu wählte ich ein Gen von D. melanogaster, das nachweislich konsistente Expressionsunterschiede zwischen afrikanischen und nicht-afrikanischen („kosmopolitischen“) Stämmen zeigt, und klonierte die entsprechenden stromaufwärts flankierend gelegenen Teile jeweils in ein bakterielles Reportergenkonstrukt, um – nach erfolgreicher Integration ins Fruchtfliegengenom – direkt die von ihnen gesteuerte Auswirkung auf die Genexpression zu vergleichen. Der beobachtete Effekt war klein, jedoch signifikant, und zeigte sich nur in transgenen Fliegen, die ein X-Chromosom des afrikanischen Ausgangsstammes besaßen. Dies legt den Schluss nahe, dass zusätzlich zu den cis-regulatorischen Faktoren auch noch trans-Faktoren (vor allem auf dem X-Chromosom) zu dem zwischen den Stämmen beobachteten Expressionsunterschied beitragen. Letztendlich untersuche ich in Kapitel 3 das Phänomen des Codon bias durch seinen Zusammenhang mit Genexpression. Aufgrund der Redundanz des genetischen Codes werden viele der proteinogenen Aminosäuren durch mehr als ein Codon kodiert. Dies ermöglicht es, synonyme Codons in einer kodierenden Gensequenz auszutauschen, ohne dabei die Aminosäurensequenz des kodierten Polypeptids zu verändern. Ob dies Konsequenzen für die produzierte Proteinmenge hat (Translationseffizienz) ist Gegenstand dieses Kapitels. Ich verglich dabei die von zwei Allelen des Gens Alkoholdehydogenase (Adh) (von D. melanogaster) vermittelte Enzymaktivität direkt miteinander, welche sich in sieben Leucin-Codons unterschieden. Es ergab sich nahezu kein Unterschied in der ADH-Enzymaktivität, obwohl eines der Allele aus gänzlich optimalen Leucin-Codons bestand und das andere sieben suboptimale Leucin-Codons enthielt. Da Letzteres die Wildtypform von Adh war, legen die Ergebnisse den Schluss nahe, dass das Adh-Gen in seiner Leucin-Codonzusammensetzung (und vielleicht auch in seiner Codonzusammensetzung allgemein) bereits ausreichend optimiert ist. Weitere Versuche, die Zahl der optimalen Leucin-Codons zu erhöhen, können sogar einen Negativeffekt hinsichtlich der Enzymproduktion haben; dies möglicherweise aufgrund einer Sättigung des tRNA-Pools und/oder der Konsequenzen veränderter mRNA-Sekundärstrukturen.

Fri, 6 Feb 2009 12:00:00 +0100 https://edoc.ub.uni-muenchen.de/9824/ https://edoc.ub.uni-muenchen.de/9824/1/Baldus_Carmen.pdf Baldus, Carmen ddc:590, ddc:500, Tierärztliche Fakultät

Die Existenz eines Zytoskeletts galt lange als charakteristisches Merkmal eukaryotischer Zellen. Obwohl sich mit der Entdeckung der eubakteriellen Zytoskelettproteine MreB, ParM, FtsZ und CreS ein Paradigmenwechsel vollzog, lagen bislang keine Erkenntnisse über das Vorkommen von Zytoskelettproteinen in Archaeae vor. Der erste Teil der Arbeit beschreibt die strukturelle und biochemische Charakterisierung des Aktinhomologen Ta0583 aus dem Archaeon Thermoplasma acidophilum. Die Kristallstruktur von Ta0583 wurde mit der Methode der SAD-Phasierung bei einer Auflösung von 2,1 Å gelöst. Ta0583 gehört zur Aktin/Hsp70 Superfamilie und besteht aus zwei Domänen, die jeweils das Aktin/Hsp70 Kernelement enthalten. Obwohl Aktin und das archaeale Ta0583 kaum Sequenzidentität aufweisen, besteht eine deutliche strukturelle Homologie. Die Struktur von Ta0583 kombiniert strukturelle Eigenheiten sowohl von Aktin, als auch von den eubakteriellen Aktinhomologen MreB und ParM. So konnte beispielsweise die strukturelle Ähnlichkeit der Nukleotidbindungsstellen von Ta0583 und MreB in vitro durch den Effekt des MreB-Inhibitors S-(3,4-Dichlorobenzyl)-isothioharnstoff (A22) nachgewiesen werden, der die ATPase Aktivität von Ta0583 kompetitiv hemmt. Im Kristallgitter sind die Ta0583 Monomere in Filament-ähnlichen Reihen angeordnet, in denen ähnliche longitudinale Gitterabstände wie in den Protofilamenten von MreB, Aktin und ParM vorliegen. In vitro bildet Ta0583 kristalline Schichten, die ähnliche Gitterabstände wie die quasi-Filamente im Kristall aufweisen. Die Bereitwilligkeit von Ta0583 zur Kristallisation und zur Bildung kristalliner Schichten könnte eine intrinsische Neigung des Proteins zur Bildung von filamentartigen Strukturen andeuten. Das Vorkommen eines Aktin-Homologen im Archaeon T. acidophilum gibt erste Hinweise auf das Vorkommen möglicher Zytoskelettstrukturen neben Eukaryoten und Eubakterien auch in der dritten Domäne des Lebens, den Archaeae. Der zweite Teil der Arbeit befasst sich mit der strukturellen und biochemischen Charakterisierung des in S. cerevisiae essentiellen Stoffwechselenzyms Ugp1p, der UDP-Glukose Pyrophosphorylase (UGPase). Die UGPase katalysiert die Synthese von UDP-Glukose, einem zentralen Glykosyldonor im Stoffwechsel aller Organismen. In S. cerevisiae ist die UGPase ein Oktamer aus identischen Untereinheiten. Obwohl oktamere UGPasen schon in den 1960iger Jahren erstmals charakterisiert wurden, blieb die strukturelle Basis für die Assoziation der Monomere im Komplex bis heute unaufgeklärt. In dieser Arbeit wurde die Struktur von Ugp1p durch Molecular Replacement mit der Struktur einer monomeren UGPase aus A. thaliana bei einer Auflösung von 3,1 Å gelöst. Das Ugp1p Monomer besteht aus drei Domänen, einer N-terminalen Domäne, einer katalytischen SGC-Kerndomäne und einer C-terminalen Oligomerisierungsdomäne mit -Helix Motiv. Anhand der Struktur von Ugp1p konnten mehrere Aminosäurereste identifiziert werden, die die Wechselwirkungen zwischen den Untereinheiten im Oktamer vermitteln. Diese vorwiegend hydrophoben Reste sind in den UGPasen von Tieren und Pilzen konserviert, in den UGPasen der Pflanzen jedoch durch polare und geladene Reste ersetzt. Aufgrund der Konservierung der Reste im Bereich der Oligomerisierungs-Schnittstelle ist davon auszugehen, dass alle UGPasen aus Metazoen und Pilzen Ugp1p-ähnliche Oktamere bilden, pflanzliche UGPasen dagegen anders aufgebaut sind. Während die Aktivität pflanzlicher UGPasen über Assoziation und Dissoziation reguliert zu sein scheint (Martz et al., 2002), sind UGPasen aus Metazoen und Pilzen nicht über Oligomerisierung reguliert. So bildet Ugp1p ausschliesslich stabile Oktamere. In Ugp1p scheint vielmehr das flexible N-terminale Segment, das auch an Ser11 phosphoryliert gefunden wurde (Rutter et al., 2002), die Regulation der Enzymaktivität zu vermitteln. Die Struktur von Ugp1p bildet die Grundlage für gezielte Mutagenesestudien an allen UGPasen aus Metazoen und Pilzen.

Es wurden die hämodynamischen, biochemischen und morphologischen Effekte einer Angiotensin-II-Rezeptorblockade mit dem AT1-Blocker Losartan auf eine hypoxie-induzierte rechtsventrikuläre Hypertrophie an der Ratte untersucht. In weiblichen „Sprague Dawley“ Ratten wurde eine isolierte rechtsventrikuläre Hypertrophie durch intermittierende Hypoxie hervorgerufen. Die intermittierende Hypoxie bewirkte einen Anstieg des rechtsventrikulären Drucks und eine Erhöhung des Verhältnisses von Ventrikelgewicht zu Körpergewicht im rechten Ventrikel, die Hypoxiebehandlung hatte keinen Einfluss auf die linksventrikulären Kreislaufparameter oder das Herzzeitvolumen. Die Aktivitäten der Glukose-6-Phosphat Dehydrogenase und der 6-Phosphoglukonat-Dehydrogenase waren nach der Hypoxiebehandlung im rechten Ventrikel erhöht, jedoch nicht im linken Ventrikel. In der Hypoxiegruppe ohne Losartan war das Zellvolumen der isolierten Kardiomyozyten erhöht, die Kardiomyozytenzellänge unverändert, so dass man von einer hypoxieinduzierten rechtsventrikulären Hypertrophie vom primär konzentrischen Typ ausgehen muss. Losartan verringerte den hypoxie-induzierten Anstieg des rechtsventrikulären systolischen Druckes, die Zunahme des Verhältnisses von rechtsventrikulärem Gewicht zu Körpergewicht und die Enzymaktivitätserhöhung signifikant, wenn auch nicht vollständig. Die Zunahme des Volumens und der Querschnittsfläche der isolierten Kardiomyozyten wurde durch Losartan jedoch vollkommen verhindert.

Das 1914 als erstes durch Albert Niemann beschriebene, später als Niemann-Pick-Erkrankung bezeichnete Krankheitsbild, wird zu den Sphingomyelolipidosen gerechnet und umfasst eine seltene heterogene Gruppe von autosomal rezessiv vererbten Erkrankungen. Beim Typ A und B handelt es sich um eine familiär gehäufte, insbesondere in der jüdischen Bevölkerung auftretende Erkrankung, die durch einen auf Chromosom 11 liegenden Gendefekt, der eine vermin-derte ASMase-Aktivität zur Folge hat, bedingt ist. Die ASMase katalysiert den Abbau des Sphingomyelins zu Ceramid und Phosphocholin. Bei einem Mangel dieses Enzyms ist die Speicherung von Sphingomyelin im mononukleären Makrophagensytem vor allem im ZNS, der Milz, Leber und im Knochenmark charakteristisch. Beim Typ C und D dagegen liegt eine intrazelluläre Cholesterintransportstörung vor, die durch ein Fehlen des NPC1- bzw. NPC2-Proteins in den Endo- bzw. Lysosomen verursacht wird. Der Gendefekt, der zu einer NPC1-Erkrankung führt, ist auf Chromosom 18 lokalisiert. Da die ursächliche Störung des Typ D auch auf dem gleichen Chromosom liegt, handelt es sich beim Typ D um eine allelische Variante des NPC1. Der Gendefekt, der eine NPC2-Erkrankung bedingt, ist auf Chromosom 14 zu finden. Alle Subtypen sind durch die pathologische Anhäufung von Cholesterin und Sphingomyelin in den Lysosomen des ZNS, der Milz und der Leber, die in den meisten Fällen mit einer sekundär verminderten ASMase-Aktivität einhergeht, gekenn-zeichnet. Bei der Untersuchung von Patienten-Gewebezellen mit Verdacht auf Morbus Niemann-Pick sind wir in mehreren Schritten vorgegangen. Im ersten Schritt bestimmten wir die ASMase-Aktivität. Dazu verbesserten wir die in unserem Labor schon mit dem künstlichen Substrat HNP durchgeführte Aktivitätsbestimmung und führten zusätzlich eine radioisotopische Methode mit 14C-Sphingomyelin als Substrat ein. Mit beiden Methoden wurden die kinetischen Eigenschaften des Enzyms und der Aktivitätsbereich in verschiedenen Geweben und Zellen erarbeitet. Ein Vergleich der so ermittelten Aktivitäten in Patientenfibroblasten zeigte bei einem Typ-B-Patienten radioisotopisch eine Restaktivität von weniger als 10 % und spektrophoto-metrisch eine im Normbereich liegende Aktivität. Obwohl beide Methoden einfach und schnell durchführbar sind, ist die radioisotopische Methode der spektrophotometrischen vorzuziehen, um das Auftreten falsch negativer Resultate zu vermeiden. Dies ist durch das bei bestimmten Mutationen entstehende defekte Enzymprotein mit höherer Substrataffinität zum künstlichen Substrat und damit falsch hoher Enzymaktivität zu erklären. Von den in fünf NP-C-Patienten-fibroblasten bestimmten ASMase-Aktivitäten hatten vier eine partiell verminderte Aktivität. Eine sichere Diagnose der fünf NPC-Verdachtsfälle wurde durch eine Reihe von Verfahren, die wir erstmals in unserem Labor etablieren konnten, ermöglicht. Zunächst erfolgte der Nachweis einer Cholesterin-Akkumulation in den Lysosomen durch eine Immunfluoreszenzfärbung mit Filipin, einem Makrolid-Antibiotikum, das spezifisch 3β-Hydroxysterole bindet. Bei einem positiven Färberergebnis bestimmten wir die in vitro ASMase-Aktivität. Dazu wurde durch Kultivierung der Fibroblasten in cholesterinentzogenem (LPDS = - FBS) bzw. reichem (+ FBS) Medium eine Cholesterin-Akkumulation simuliert. Mit dieser Methode ist aufgrund der charakteristischen sekundär verminderten ASMase-Aktivtät in NP-C-Zellen nach Bebrütung in cholesterinreichem Medium eine sehr sensitive und spezifische Diagnose pathologischer Zellen möglich. Eine phänotypische Klassifikation der NP-C-Zellen erforderte die Durchführung der Oleat-Inkorporationsmethode. Es gelang uns drei Patienten mit klassischem und zwei mit einem varianten Phänotyp zu diagnostizieren. Als Letztes bestimmten wir die zytoplasmatische CEHase-Aktivität in NPD- und Kontrollfibroblasten im leicht alkalischen Bereich. Erstaunlicherweise lieferte diese Messung eine verminderte Aktivität in drei NP-C-Fibroblasten, die bisher in der Literatur nicht beschrieben wurde. Es ist auch keine Erkrankung mit diesem Enzymmangel bekannt. Deshalb nehmen wir an, dass zusätzlich zu den Mutationen der NPC-Proteine bei manchen Patienten eine weitere Mutation entweder auf Chromosom 18 bzw. 14 oder in einem bisher noch nicht identifizierten Gen liegen muss. Durch die Etablierung dieser empfindlichen Methoden zur Bestimmung der ASMase-Aktivität und zum Nachweis einer intrazellulären Cholesterintransportstörung war es uns möglich, erstmals in unserem Labor zehn Patienten mit Niemann-Pick Erkrankung, davon zwei Typ A, drei Typ B und fünf Typ C, mit großer Sicherheit zu diagnostizieren. Unsere Untersuchungsverfah-ren erwiesen sich als mit verhältnismäßig geringem Aufwand durchführbar und günstiger als die bisher durchgeführten Methoden. Zur Diagnosestellung reicht eine Hautbiopsie in den meisten Fällen aus, so dass den kleinen Patienten eine invasive Diagnostik erspart werden kann.

Zur Schätzung der Prävalenz der felinen Hyperthyreose wurde eine überwachende epidemiologische Untersuchung unter Praxisbedingungen durchgeführt. Hierzu wurde eine Stichprobe zur Erhebung anamnestischer Daten, einer klinischen Untersuchung und eine Screening-Blutuntersuchung bei Katzen mit einem Mindestalter von acht Jahren veranlaßt. Innerhalb von sechs Monaten sind auf diese Weise n = 105 Katzen in dieser Stichprobe untersucht worden. Bei der Auswertung der Stichprobe konnte die Prävalenz der felinen Hyperthyreose für mindestens acht Jahre alte Katzen mit 11,4 % geschätzt werden. Die hier diagnostizierten hyperthyreoten Katzen hatten ein Mindestalter von 13 Jahren, was die Bedeutung der felinen Hyperthyreose als im Alter vorkommendes Syndrom belegt. Mit der Eingrenzung der Zielgruppe auf ein Mindestalter von 13 Jahren steigt die geschätzte Prävalenz der felinen Hyperthyreose für die Studienpopulation auf 25 % mit einem 0,95-Konfidenzintervall von 13 bis 37 %. Beim Vergleich der weitverbreiteten und typischen Endokrinopathie älterer Katzen, dem Diabetes mellitus, mit der felinen Hyperthyreose wird deutlich, dass in vergleichbaren Populationen für den Diabetes mellitus mit einer niedrigeren Prävalenz als für die feline Hyperthyreose zu rechnen ist. In der Diagnostik der felinen Hyperthyreose spielt neben der klinischen Untersuchung die Bestimmung der Gesamtthyroxinkonzentration im Serum die zentrale Rolle. Die zusätzliche Bestimmung der Konzentration des freien Thyroxins mit einem Enzym-Immuno-Assay ist aufgrund der hier festgestellten starken Korrelation von freiem und Gesamtthyroxin nicht notwendig. Mit dieser Untersuchung konnte gezeigt werden, dass im Rahmen einer Screeninguntersuchung die Bestimmung der Enzymaktivitäten der Alkalischen Phosphatase und der ALT sensitive Parameter für das Vorliegen einer Hyperthyreose sind, die jedoch durch eine spezielle Schilddrüsendiagnostik ergänzt werden muß. Im Zusammenhang mit dieser Untersuchung wurde anhand der Daten von n = 740 toten Katzen aus der Klientel der Praxis die Lebenserwartung geschätzt, wobei bestätigt werden konnte, dass die mittlere Lebenserwartung von Katzen eine steigende Tendenz aufweist.

Die Glykogen-Speicherkrankheit (GSD) ist eine seltene Stoffwechselerkrankung, die in verschiedenen Ausprägungen (Typen) vorkommt. Im ersten Teil der Arbeit wird durch Messung der Enzymaktivität von saurer α-Glukosidase und der Enzymaktivität des Branchingenzyms ein Screening-Test durchgeführt. Im zweiten Teil wird durch Genanalyse als diagnostische Methode die Erklärung der Erkrankung auf molekulargenetischer Ebene erforscht, um den Zusammenhang zwischen dem Geno- und Phenotyp zu verstehen.

Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung des Einflusses verschiedener Naturstoffe auf die Expression und Aktivität des menschlichen eNOS Proteins in endothelialen Zellen. Zum einen wurde untersucht, ob die Sojaisoflavone Formononetin, Biochanin A, Genistein und Daidzein die Expression und Substartumsatz der eNOS erhöhen können. Zum anderen wurde die Wirkung einer großen Anzahl von Rotweinpolyphenolextrakten auf die eNOS Expression und Enzymaktivität untersucht. Damit sollte die Frage geklärt werden, ob Anbaugebiet, Rebsorte und Vinifikationsprozeß das Ausmaß der Steigerung von eNOS Expression und Aktivität durch Rotweinpolyphenolextrakte beeinflussen und ein Hinweis auf wirksamkeitsbastimmende Substanzen erhalten werden. Das Sojaisoflavon Genistein erhöht die eNOS Enzym Aktivität und die eNOS vermittelte NO Produktion nach 48-96 h Stimulation. Diese Effekte sind durch den Estrogen Rezeptor Antagonisten ICI 182,780 nicht hemmbar. Durch den Vergleich einer großen Anzahl Rotweinpolyphenolextrakte aus verschiedenen Rotweinen konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, daß Rebsorte und Anbaugebiet einen Einfluß auf das Ausmaß der Wirkung von Rotwein auf die Expression des eNOS Gens haben. Weißweinpolyphenolextrakte steigern in vergleichbarem Maß die Aktivität des eNOS Promotors. Aus der unterschiedlichen Zusammensatzung von wirksamen und weniger wirksamen Rotweinpolyphenolextrakten und Weißweinpolyphenolextrakten könnten künftig Rückschlüsse auf die wirksamkeitsbestimmenden Inhaltsstoffe gezogen werden. Bereits in den Trauben liegen Substanzen vor, die die eNOS Expression verstärken. Der Vinifikationsprozeß scheint die Aktivität jedoch weiter zu steigern. Für den Rotweininhaltsstoff Resveratrol konnte ein Effekt auf die eNOS Expression nachgewiesen werden. Resveratrol steigerte die eNOS Expression jedoch erst in höheren Konzentrationen, als bei der Stimulation endothelialer Zellen mit RWPE erreicht werden konnten. Resveratrol scheidet somit als alleiniger Stimulus der eNOS Expression aus. Zusammen mit anderen Inhaltstoffen kann es aber möglicherweise essentiell zum Gesamteffekt beitragen. Mit dem Beginn der Evaluierung von Einsatzmöglichkeiten der CARS Mikroskopie zur Detektion biologisch interessanter Moleküle, insbesondere von NO, in lebenden Zellen wurde ein grundlegender Beitrag zur Erweiterung der Methodenpalette innerhalb der biomedizinischen Forschung geleistet.

Humanpathogene Yersinien nutzen ein Typ III-Sekretionssystem (TTSS), um Virulenzproteine in die Wirtzelle zu injizieren und so der angeborenen Immunantwort des Wirts zu entkommen. Die homologen Proteine YscM1 und YscM2 in Yersinia enterocolitica gelten als funktionell austauschbare negative Regulatoren des TTSS. Ziel dieser Arbeit war die nähere Charakterisie-rung der Funktion von YscM1 und YscM2. Mithilfe von Wechselwirkungsstudien wurde in Y. enterocolitica ein Interaktionspartner der beiden Proteine gefunden, der durch Mas-senspektrometrie als Phosphoenolpyruvatcarboxylase (PEPC) identifiziert wurde. Bei der PEPC handelt es sich um ein Stoffwechselenzym, das die Synthese von Oxalacetat aus Phosphoenol-pyruvat und CO2 katalysiert und somit der Aufrechterhaltung des Citratzyklus dient, da dieser neben der Energiegewinnung auch Bausteine für Aminosäuresynthesen liefert. YscM1 und YscM2 sowie deren Chaperon SycH und PEPC wurden rekombinant hergestellt und gereinigt. Mit den gereinigten Proteinen konnte die Bindung von PEPC an YscM1 und YscM2 bestätigt werden. Es konnte gezeigt werden, dass beide Proteine antagonistisch wirken. YscM1 drosselt die Enzymaktivität von PEPC, während YscM2 die Aktivität erhöht. Um einen Effekt von YscM1 und YscM2 auf die Enzymaktivität von PEPC in vivo zu untersuchen, wur-den beide Proteine in Y. enterocolitica überexprimiert. Die Wachstumsbedingungen wurden dabei so gewählt, dass die Yersinien auf die PEPC-Reaktion angewiesen waren. Bei Überpro-duktion von YscM1 kam das Wachstum der Yersinien dabei völlig zum Erliegen, während YscM2 das Wachstum stimulierte. Die hier beschriebene Funktion von YscM1 und YscM2 ließ sich als völlig neue Funktion gegenüber der bekannten regulatorischen Funktion abgrenzen. Mausinfektionsversuche zeigten für eine ppc- und eine yscM1-Mutante einen attenuierten Phä-notyp, während die yscM2-Mutante keine Unterschiede in der Pathogenität im Vergleich zum Wildtyp aufwies. Für pathogene Bakterien ist vielfach beschrieben, dass sich deren Stoffwechsel auf die Expres-sion von Virulenzfaktoren auswirkt. In dieser Arbeit konnte zum ersten Mal gezeigt werden, dass ein Virulenzfaktor den Stoffwechsel eines bakteriellen Erregers moduliert. Vermutlich ist durch die Modulation der Enzymaktivität eine optimale Anpassung an die Ernährungssituation im Wirt möglich, da eine Balance zwischen Energiestoffwechsel und der Synthese von Viru-lenzfaktoren sichergestellt wird. Da die PEPC im Menschen nicht vorkommt, aber für viele pathogene Bakterien von großer Bedeutung sein dürfte, könnte die PEPC ein interessantes Angriffsziel für Antibiotika und die Wechselwirkung zwischen YscM1 und PEPC die Grundlage für deren Entwicklung darstellen.

Zusammenfassung Freie Radikale und reaktive Sauerstoffspezies, die in zahlreichen Teilprozessen des Sauerstoffmetabolismus gebildet werden, können biologische Moleküle wie Lipide, Proteine und Nukleinsäuren nachhaltig schädigen. Der Körper verfügt deshalb über eine große Vielfalt an antioxidativen Abwehrmechanismen, um eine Schädigung zu vermeiden bzw. möglichst gering zu halten. In dieser Arbeit wurde der antioxidative Status im Blut von Kälbern und deren Müttern untersucht, wobei das Hauptaugenmerk bei den Kälbern lag. Dazu wurden bei dreißig Kühen bzw. deren Kälbern Blutproben zu bestimmten Zeitpunkten peripartal bzw. von der Geburt bis zum Alter von drei Monaten genommen und auf verschiedene für die antioxidative Kapazität im Blut relevante Parameter untersucht. Die TEAC (Trolox equivalent antioxidative capacity) wurde für Kühe und Kälber als Maß für den antioxidativen Status genommen. Darüber hinaus wurden neben den Vitaminen C und E bei den Kälbern auch das Gesamteisen und die latente Eisenbindungskapazität postnatal bis zum Alter von 79 Tagen bestimmt. Zur Charakterisierung des jeweiligen Stoffwechsel- und Gesundheitsstaus der Versuchstiere wurden auch typische Metabolite (Glucose, Bilirubin), Proteine (Gesamteiweiß, Albumin) und Enzyme (ALT, AST, GLDH, CK) im peripartalen (-30 d bis 30 d) und postnatalen (0 bis 79 d) Zeitraum erfasst. Die Untersuchung der Kuh-Proben erbrachte vor der Geburt ein signifikantes Absinken der Vitamine C und E im Blutplasma. So betrug der Vitamin-Gehalt im Mittel vor der Geburt (Tag -20) 15,4±2,5 µmol/l (Vit C) bzw. 6,7±3,1 µmol/l (Vit E) und fiel bis zum Tag der Geburt signifikant auf Werte von 10,3±2,5 µmol/l (Vit C) bzw. 3,5±1,3 µmol/l (Vit E) ab. Da die TEAC-Kurve im gesamten peripartalen Zeitraum keine Schwankungen zeigte, ist beim präpartalen Absinken der Vitamin C- und Vitamin E- Konzentrationen von einem speziellen Effekt auf die Vitamine C und E auszugehen. Möglicherweise spiegelt sich hierbei der Vitamin- Abfluss über die Kolostralmilch wieder. Bei der Betrachtung der Metabolite, Proteine und Enzymaktivitäten im Serum der Kühe konnte ein für die Transitionsperiode und das Geburtsereignis typischer Verlauf dieser Parameter beobachtet werden. So herrschten z.B. hohe Glucose- bzw. Gesamtbilrubin- Spiegel am Tag der Geburt bzw. auch bis zum 5. Tag danach. Der Gesamteiweißgehalt im Serum war kurz vor und nach der Geburt undeutlich niedriger und die Enzymaktivitäten von AST und GLDH erhöhten sich tendenziell in der ersten zehn Tagen nach der Geburt. Bei der Analyse der Kälberblutproben konnte eine deutlich schlechtere Ausgangslage bezüglich des antioxidativen Status (gemessen als TEAC) nach der Geburt im Vergleich zu den Kühen festgestellt werden. Dies hatte verschiedene Gründe: Es konnte ein Einfluss des Geburtsverlaufs gezeigt werden. Demnach hatten Kälber aus Schwergeburten im Beobachtungszeitraum durchgehend im Mittel um 15,5 % erniedrigte antioxidative Kapazität, gemessen über die TEAC-Konzentration im Plasma, als Kälber aus einfacher Geburt. Außerdem war der Abfall des TEAC-Wertes bei Schwergeburtskälbern ausgehend von einem TEAC-Wert von 0,36±0,14 µmol/l (Tag der Geburt) und 0,25±0,06 mmol/l (Tag 1) sehr viel deutlicher bzw. stärker ausgeprägt als bei Kälbern aus einfacher Geburt (von 0,33±0,04 mmol/l am Tag 0 auf 0,32±0,05 mmol/l am Tag 1). Die Hypoxie, welche beim Geburtsvorgang unweigerlich auftritt, war vermutlich bei Kälbern aus Schwergeburten ausgeprägter. Die Glucose-Konzentration im Blut der Schwergeburtskälber war in den ersten Lebenstagen zum Teil signifikant höher als bei Kälbern aus einfacher Geburt. Bei den weiteren gemessenen Parametern konnten keine Unterschiede in den Geburtsgruppen beobachtet werden. Sie zeigten einen für die neonatale Periode charakteristischen Verlauf, so war zum Beispiel die Gesamtbilirun-Konzentration nach der Geburt erhöht („Hyperbilirubinämie der Neugeborenen“) und auch die CK zeigte eine deutliche Aktivitätserhöhung zu diesem Zeitpunkt. Um den Einfluss abzuschätzen, den der Abbau des fetalen Hämoglobins auf den antioxidativen Status der Kälber hat, wurden die latente Eisenbindungskapazität, freies Eisen und das Gesamteisen im Serum der Kälber bestimmt. Mit der verwendeten Analysemethode konnte kein freies Eisen nachgewiesen werden. Die latente Eisenbindungskapazität verdreifachte sich vom Tag der Geburt (7,6±2,8 µmol/l) bis zum elften Lebenstag (20±4,4 µmol/l) und sank dann wieder auf das Niveau von 15,4±5,2 µmol/l (Tag 49) ab. Die geringen LEBK-Werte kurz nach der Geburt sind vermutlich auf die freien Eisenionen, die beim Abbau des fetalen Hämoglobins freiwerden, zurückzuführen. Die Konzentration des Gesamteisens im Serum zeigte erwartungsgemäß einen gegensätzlichen Verlauf, und sank nach der Geburt auf 60% des Ausgangswertes (16,4±6,7 µmol/l am tag 0) ab, um dann ab dem fünften Lebenstag kontinuierlich bis zum Ende des Untersuchungszeitraumes auf 26,5±3,2 µmol/l (Tag 79) anzusteigen. Es wurden die TEAC-Werte von kranken und gesunden Kälbern gegenüber gestellt. Dabei konnten keine Unterschiede im Niveau und im Verlauf der TEAC-Kurven nachgewiesen werden. Bei der geringen Anzahl an kranken Tieren (nur sechs Kälber) in dieser Untersuchung stellte sich die TEAC nicht als deutlicher prognostischer Faktor hinsichtlich der Morbidität heraus. Um eine endgültige Aussage darüber zu treffen, muss eine größere Tierzahl untersucht werden.

Die Inhibition der b-Sekretase stellt derzeit einen vielversprechenden Ansatz zur Therapie der Alzheimer Krankheit dar. Der Hauptanteil der b-Sekretase Aktivität ist auf BACE-1, eine neuartige membrangebundene Typ I Aspartylprotease, zurückzuführen. Um gezielt spezifische und wirksame Inhibitoren entwickeln zu können, ist es notwendig, die Eigenschaften und katalytischen Spezifitäten der Protease genauer zu verstehen. Da neben BACE-1 eine weitere hochgradig homologe Aspartylprotease, BACE-2, bekannt ist, ist es für die Suche nach Inhibitoren ferner von Bedeutung, charakteristische Unterschiede zwischen den beiden Enzymen zu kennen, um mögliche Kreuzreaktionen der Inhibitoren minimieren zu können. Ziel dieser Arbeit war es deshalb, die beiden Enzyme bezüglich ihrer posttranslationalen Modifikationen und insbesondere ihrer katalytischen Spezifitäten vergleichend zu analysieren. Als Modell für die durchgeführten Experimente dienten HEK293 Zellen, mit exogener Expression der beiden Proteasen, sowie dem Substrat bAPP. Beide Proteine werden in ähnlicher Weise durch die kovalente Bindung komplexer Kohlehydrateinheiten modifiziert. Matures BACE-1 besitzt im Vergleich zu BACE-2 eine eine längere Halbwertszeit. In vitro werden beide Enzyme durch CK1 an homologen Serinen in der zytoplasmatischen Domäne phosphoryliert. Während für BACE-2 bisher nicht schlüssig gezeigt werden konnte, dass auch in vivo eine Phosphorylierung erfolgt, wurde für BACE-1 S498 auch als Phosphorylierungsstelle in vivo bestätigt. Mittels Biotinylierung konnte demonstriert werden, dass beide BACE-Proteasen effizient an die Zelloberfläche transportiert werden. Im Gegensatz zu BACE-1, welches rasch in endosomale Kompartimente reinternalisiert wird und phosphorylierungsabhängig zurück zum TGN transportiert wird, wird BACE-2 entweder durch Spaltung der Ektodomäne in den extrazellulären Raum sezerniert, oder aber unmittelbar nach der Reinternalsierung ins Zellinnere in lysosomalen Kompartimenten abgebaut. Dieser Unterschied begründet vermutlich die unterschiedlichen Halbwertszeiten der beiden Proteine und erhöht gleichzeitig die Gesamtverweildauer von BACE-1 in endosomalen Kompartimenten, die aufgrund ihres pH-Wertes günstige Bedingungen für die proteolytische Aktivität des Enzyms schaffen. Hinsichtlich der katalytischen Spezifität bezüglich des membrangebundenen bAPP unterscheiden sich BACE-1 und BACE-2 grundlegend. Während BACE-1 die erwarteten b-Sekretase Spaltungen an Asp1 und Glu11 der Ab-Domäne katalysiert, spaltet BACE-2 vorzugsweise zwischen Phe19 und Phe20 der Ab-Domäne, wodurch Spaltprodukte entstehen, die denen der a-Sekretase Spaltung ähneln. Durch Koexpression der beiden Enzyme konnte gezeigt werden, dass BACE-2 die BACE-1 abhängige Prozessierung des Substrates direkt oder indirekt beeinflussen kann. Die Behandlung der entsprechenden Zelllinien mit BFA oder Monensin belegt, dass BACE-1 bereits in den frühen Kompartimenten des sekretorischen Prozessierungsweges proteolytisch aktiv sein kann, während BACE-2 auch nach exogener Expression keine Aktivität in diesen Kompartimenten zeigt. Mit Hilfe massenspektrometrischer Analysen wurde bewiesen, dass BACE-1 und BACE-2 entgegen bisheriger Annahmen nicht ausschließlich die proteolytische Spaltung membrangebundener bAPP Substrate katalysieren, sondern zudem Ab-Peptide, nach ihrer Freisetzung durch g-Sekretase, C-terminal verkürzen können. In vitro Versuche zeigen, dass BACE-1 selbst in der Lage ist, Ab 1-40 an Position 34 zu spalten und dieser Schnitt nicht wie bislang angenommen durch g-Sekretase katalysiert wird. Dieser Vorgang führt in vivo zu einer Reduktion der amyloidogenen Ab 1-40/42 Peptide. Da sich der Nachweis des Ab 1-34 Peptides mittels konservativer Proteinanalytik schwierig gestaltet, erklärt sich, warum in Zelllinien mit exogener BACE-1 Expression keine merkliche Steigerung der Ab-Sezernierung bzw. teilweise sogar eine Reduktion detektierbar war. Letztendlich bietet die Beobachtung, dass auch Peptide als Substrate für die BACE fungieren können, interessante Ansatzpunkte für die Suche nach neuen physiologischen Substraten und Inhibitoren. Die Analyse des subzellulären Transportes und die Charakterisierung, sowohl pro- als auch antiamyloidogener Enzymaktivitäten der beiden Proteasen BACE-1 und BACE-2 liefert neue Grundlagen für die Entwicklung therapeutischer Inhibitoren und für die Suche neuer Substrate.

In dieser Arbeit wurden vier Gene aus T. versicolor isoliert und charakterisiert, die an der Kupferversorgung des Trans-Golgi-Netzwerks, in dem Laccase mit Kupfer beladen wird,beteiligt sind. Die zwei Kupferpermease-Gene cupA und cupB (copper uptake permease) konnten durch Komplementation der S. cerevisiae Deletionsmutanten ∆ctr1 bzw. ∆cup5 mit einer T. versicolor cDNA-Bank isoliert werden. Die aus den beiden Genen abgeleiteten Proteinsequenzen zeigen strukturelle Homologien zu den Proteinen aus der Ctr-Familie und weisen ein in dieser Familie konserviertes MxxxM-Motiv auf. Die Expression beider Gene wird in T. versicolor durch Kupfermangel induziert und durch Kupfergabe reprimiert. Das Gen für das cytosolische Kupferchaperon TahA (Trametes ATX1 homolog) wurde mittels PCR mit degenerierten Primern isoliert. TahA zeigt deutliche Homologie zu Atx1 aus S. cerevisiae, HAH1 aus dem Menschen und CCH aus A. thaliana. TahA kann in Hefe Atx1 funktionell ersetzen: sowohl als Kupfertransportprotein zur im Golgi lokalisierten Kupfer-ATPase Ccc2, als auch bei der Entgiftung von reaktiven Sauerstoff-Spezies (ROS). Der Promotor des tahA-Gens enthält Motive, die im Promotor der durch Kupfer regulierten Gene Metallothionein (CUP1) und Cu/Zn-Superoxiddismutase (SOD1) aus S. cerevisiae konserviert sind. Das tahA-Gen wird unter erhöhten Kupferkonzentrationen (>0,25 µM) exprimiert und unter Kupfermangel reprimiert. Es unterscheidet sich somit in der Regulation deutlich vom ATX1-Gen, das unter Eisenmangel und oxidativem Stress induziert wird. Das Gen für die im Golgi-Netzwerk lokalisierte Kupfer-P-Typ-ATPase, ctaA (copper transport ATPase), wurde durch die funktionelle Komplementation einer Hefe ∆ccc2-Mutante mit einer T. versicolor cDNA-Bank isoliert. Dadurch wurde zugleich die physiologische Funktion des Proteins bei der Kupferversorgung des Golgi-Netzwerks gezeigt. CtaA weist deutliche Homologien zu den bekannten Kupfer-P-Typ-ATPasen aus dem Menschen (MNKP und WNDP), aus A. thaliana (RAN1) und S. cerevisiae (Ccc2) auf. CtaA enthält alle wichtigen Motive, die für die Kupfertransport- und ATPase-Funktionen in allen anderen Kupfer-P-Typ-ATPasen konserviert sind. Durch die deregulierte Koexpression von tahA und ctaA in S. cerevisiae sowie in T. versicolor konnte eine im Vergleich zum Wildtypstamm bis zu achtfach höhere Laccase-Expression erreicht werden. Dies zeigt, dass die Überexpression von Genen, die an der Versorgung des sekretorischen Systems mit Kupfer beteiligt sind, ein Mittel darstellt, um die Expression von sekretierten, kupferabhängigen Enzymen zu steigern. Durch Anzucht von T. versicolor unter Kupfermangel wurde eine Apo-Form der Laccase hergestellt und gereinigt, die kein für blaue Oxidasen typisches Absorptionsmaximum bei 600 nm besaß und die kaum Aktivität aufwies. AAS-Untersuchungen zeigten, dass weniger als ein Kupferion pro Laccase-Molekül in dieser Proteinpräparation vorhanden war. Durch die in vitro Beladung dieser Apo-Laccase mit Kupfer konnte die Enzymaktivität wiederhergestellt werden. Die Bedingungen hierfür waren ein niedriger pH-Wert,reduzierende Bedingungen und das Vorhandensein von NaCl. Eine spontane Beladung der Laccase im Golgi scheint daher ohne Mitwirkung eines weiteren Faktors möglich zu sein.

1.) Die weltweit als Bioindikator für den Luftschadstoff Ozon eingesetzte Tabaksorte Bel W3 reagiert mit typischen pergamentartigen Läsionen auf sommerliche Ozonwerte in Mitteleuropa. Es konnte demonstriert werden, dass eine Akkumulation von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS), vor allem H2O2, der Ozoninduktion von Zelltod vorausgeht, wobei die Orte der H2O2-Akkumulation („Burst initiation sites“) mit denen der späteren Läsionen sehr gut korrelierten. Histologische Untersuchungen zeigten, dass dieser „oxidative Burst“ zunächst in den Zellen des Palisadenparenchyms, und zwar in Clustern in der Nähe von Blattadern, erfolgte. 2.) Bei einem Vergleich Ozon-empfindlicher Arten, Sorten und Ökotypen von Nutz- und Wildpflanzen zeigten sich deutliche Unterschiede in der Art der vorwiegend akkumulierten ROS. In neun Tomatensorten wurde H2O2-Akkumulation detektiert, wobei die Intensität mit der Ozonempfindlichkeit der Sorten korrelierte. In zehn Ökotypen von Arabidopsis thaliana L. ließ sich neben H2O2 vor allem O2 -. detektieren, wobei O2 -. mit dem Muster und der Quantität der Schäden korrelierte. Bei den Ozon-empfindlichen Wildpflanzen Rumex crispus L., R. obtusifolius L. und Malva sylvestris L. konnte ausschließlich O2 -. nachgewiesen werden. Blattquerschnitte der letztgenannten Pflanzenart erbrachten deutliche Unterschiede zu der Tabaksorte Bel W3: Obwohl beide Pflanzenarten amphistomatäre Blätter besitzen, konnte O2 -. zuerst in den Zellen des Schwammparenchyms detektiert werden. In allen Fällen erfolgte das Auftreten von Ozon-induziertem Zelltod verstärkt entlang der Blattadern; Bereiche des Zelltodes korrelierten jeweils mit vorheriger Akkumulation von ROS. 3.) In Freilandversuchen konnte zum ersten Mal die Ozon-induzierte Akkumulation von ROS vor dem Auftreten von Blattsymptomen in Wild- und Kulturpflanzen gezeigt werden. Berechnungen der kritischen Grenzwerte für Ozon (AOT40) ergaben, dass der zur Zeit für Kulturpflanzen und natürliche Vegetationen vorgegebene Wert von 3000 nl l -1 h für empfindliche Pflanzen wie die Tabaksorte Bel W3 zu hoch angesetzt ist. 4.) Täglich wiederkehrende Ozonexposition in Freiland- und Kammerversuchen führten in der Tabaksorte Bel W3 zu einer Akkumulation von H2O2 um schon bestehende Läsionen herum und daraus resultierend zu deren Vergrößerung. Es ist anzunehmen, dass existierende Bereiche pflanzlichen Zelltods die Nachbarzellen für ROS-Akkumulation und Zelltod empfindlicher machen. Als Verstärkungsfaktoren kommen erhöhte Produktionsraten von Ethylen, NO und Salicylsäure in Betracht. Entsprechend korrelierten die Gehalte der Ethylenvorstufe 1-Aminocyclopropan-1-carbonsäure und Salicylsäure mit Ozon-induziertem Zelltod. Erstmalig konnte eine Ozon-induzierte Akkumulation des pflanzlichen Signalstoffs NO nachgewiesen werden. Dessen Produktion erfolgte in Ozon-behandelten Blättern der Tabaksorte Bel W3 zum gleichen Zeitpunkt und mit sehr ähnlichem Muster, nämlich besonders in Palisadenparenchymzellen entlang Blattadern, wie H2O2, so dass beide Signalmoleküle bei der Ausprägung pflanzlichen Zelltods kooperieren könnten. 5.) Das Auftreten erhöhter ROS-Gehalte nach Ende der Ozonexposition sowie die Hemmung der ROS-Akkumulation und Ozon-induzierten Zelltods durch Enzym-Inhibitoren weisen auf eine aktive in planta Bildung von ROS in Ozon-empfindlichen Pflanzen hin. Als ROS-produzierende Enzyme kommen dabei verschiedene Oxidasen und Peroxidasen in Betracht. Zunächst wurde eine Beteiligung von Oxalatoxidase-Aktivität an dem Ozon-induzierten „oxidativen Burst“ für Tabak ausgeschlossen. 6.) Erstmals gelang der Nachweis zweier homologer Gene in Tabak zu der O2 -. -produzierenden NADPH-Oxidase (gp91phox) aus Makrophagen von Säugern. Beide Isoformen wurden kloniert; sie wurden in Anlehnung an die entsprechenden Isoformen in A. thaliana als Ntrboh (N. tabacum respiratory burst oxidase homologue) D und F bezeichnet. Die Sequenzen enthielten die für die Aktivität der NADPH-Oxidase wichtigen FAD-, NADPH Adenin- und NADPH Ribose-Bindungsstellen sowie konservierte Histidin-Reste für die Häm-Bindung. Wie die bisher veröffentlichten pflanzlichen NADPH-Oxidasen fanden sich in Ntrboh D und F N-terminale Verlängerungen mit zwei EF-Hand-Motiven, die als putative Ca 2+ -Bindungsstellen gelten. 7.) Während Ntrboh F in allen Geweben konstitutiv exprimiert wurde, zeigte sich die Isoform Ntrboh D in ihrer Expression abhängig vom Gewebe. Ozonbehandlung führte zu einer biphasischen Induktion der Expression von Ntrboh D in Blättern der Sorte Bel W3 mit Maxima nach 2 und 6 h nach Beginn der Exposition. Maximale Transkriptgehalte wurden durch einmalige Exposition mit 200 nl l -1 Ozon induziert, höhere Ozondosen brachten keine weitere Steigerung. Auch in der Ozon-toleranten Sorte Bel B ergab sich ein zu Bel W3 sehr ähnlicher biphasischer Verlauf der Transkript-Akkumulation. Die Isoform Ntrboh F zeigte in einigen Versuchen eine leicht erhöhte Expression gegen Ende und nach der Ozonexposition, also zeitlich zusammen mit dem Auftreten des zweiten Peaks der ROS-Bildung. Infiltration mit einem avirulenten Pathogen-Stamm (Pseudomonas syringae pv. syringae) bewirkte eine der Ozoninduktion vergleichbare Transkriptakkumulation von Ntrboh D. In der Apoplastenflüssigkeit von Tabakblättern fanden sich Isoformen von Superoxiddismutase (SOD), die durch Ozon in ihrer Aktivität induziert waren. 8.) Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass Ozoneffekte in empfindlichen Pflanzen durch die pflanzeneigene Produktion von ROS verstärkt werden. ROS sind dabei an der Induktion eines Zelltodprogramms beteiligt. Es wird postuliert, dass die Ozoninduktion von Homologen der NADPH-Oxidase aus Säugern zusammen mit SOD für die Ozon-induzierte H2O2-Akkumulation und die extrem hohe Empfindlichkeit der Tabaksorte Bel W3 verantwortlich ist. Weitere Untersuchungen auf Protein- und Enzymaktivitätsebene müssen zeigen, welche Mechanismen für die Auslösung dieser Induktion in Bel W3, nicht aber in Ozon-toleranten Nutz- und Wildpflanzen, verantwortlich sind.

Ziel der Arbeit war es, die molekularen Mechanismen zu erforschen, durch die das Pasteurella multocida Toxin zu einer Aktivierung von Endothelzellen mit anschließender Störung der Barrierefunktion des Endothels führt. Dafür wurden humane Endothelzellen (HUVEC) verwendet, die für Permeabilitätsmessungen auf Porenmembranen bis zur Entstehung eines dichten Monolayers kultiviert wurden. Als Maß für die endotheliale Permeabilität wurde die Durchlässigkeit des endothelialen Monolayers für Meerrettichperoxidase verwendet. Zur Sichtbarmachung des endothelialen Zytoskeletts wurden die Zellen mit Rhodamin Phalloidin gefärbt und im Fluoreszenzmikroskop analysiert. Mit Hilfe spezifischer Hemmstoffe, die teilweise in die Zellen mikroinjiziert wurden, sowie der biochemischen Messung von Enzymaktivitäten bzw. Phosphorylierung, erhielten wir folgenden Ergebnisse: 1. Das Pasteurella multocida Toxin führt zu einer Erhöhung der Permeabilität des endothelialen Monolayers über einen Rho-GTPase-abhängigen Signalweg. 2. Die Stimulierung der Endothelzellen mit dem Pasteurella multocida Toxin führt zur massiven Bildung von Aktinstreßfasern, die von Rho, seinem Zielprotein der Rho-Kinase als auch von der MLC-Phosphatase abhängig sind. Diese morphologischen Veränderungen stellen vermutlich die Basis für die Erhöhung der endothelialen Permeabilität dar. 3. Pasteurella mulocida Toxin führt über Rho und mit großer Wahrscheinlichkeit auch über die Rho-Kinase zu einer Inaktivierung der MLCPhosphatase mit anschließender Erhöhung der MLC-Phosphorylierung. Als Ergebnis unserer Arbeiten ergibt sich ein Signalweg, in dessen Zentrum die GTPase Rho steht und dessen Details noch einmal in der Abbildung 7-1 zusammengefaßt werden.

Die an der Synthese von acylierten Flavonolglykosiden, den UV-B-Schutzpigmenten in der Kiefer und anderen Bäumen, beteiligten Hydroxycinnamoyl-Transferasen sind weitgehend unerforscht. Dies verwundert um so mehr, als Kenntnisse über den UV-B-Schutz bei Bäumen, die von großer ökologischer und ökonomischer Bedeutung sind, unter dem Eindruck sinkender stratosphärischer Ozonwerte und der damit prognostizierten erhöhten UV-B-Belastung auch in mittleren Breiten sehr wichtig geworden sind. Andererseits haben Untersuchungen zu Hydroxycinnamoyl-Transferasen, die an der Synthese von Blütenfarbstoffen (acylierte Anthocyane) und Phytoalexinen (acylierte Amine) beteiligt sind, in den letzten Jahren einige Fortschritte erbracht. In der vorliegenden Arbeit wird versucht, mit proteinbiochemischen und ökophysiologischen Untersuchungen zu Hydroxycinnamoyl-Transferasen, die Flavonolglykoside acylieren, hier eine Lücke zu schließen. Die Untersuchungen zu den Hydroxycinnamoyl-Transferasen lassen sich in drei Teile gliedern: (i) einen methodischen Teil, in dem mit der Entwicklung eines Enzymtests die Grundlagen für die beiden folgenden Teile erarbeitet wurden; (ii) ein physiologisch-ökologischer Teil, in dem Messungen von Enzymaktivitäten und Inhaltsstoffgehalten in Nadeln adulter Bäume im Freiland und von Keimlingen unter kontrollierten Bedingungen in Sonnensimulatoren vorgenommen wurden; (iii) ein proteinbiochemischer Teil, der eine Charakterisierung der Enyzme und die Reinigung der 3’’-HCT beinhaltet. (i) Für den Nachweis und die Quantifizierung der Aktivität der Hydroxycinnamyoltransferasen in Extrakten von Kiefernnadeln wurde ein Enzymtest entwickelt. Dafür wurde die Aufschlusstechnik und die HPLC-Methode, mit der die Enzymprodukte analysiert wurden, optimiert. Dabei konnte nachgewiesen werden, dass in der Kiefer drei verschiedene für die Glucose der Flavonolglykoside positionsspezifische Transferasen vorhanden sind. Von den Produkten dieser Enzyme konnten die Acylierungspositionen aufgeklärt werden, wobei sich herausstellte, dass die 3’’- und der 6’’-HCT an der Synthese der UV-B-Schutzpigmente beteiligt sind, während die Produkte der 4’’-HCT in der Kiefer noch nicht bekannt sind. (ii) In Sonnensimulatorexperimenten mit Kiefernkeimlingen konnte gezeigt werden, dass die Aktivität der 6’’-HCT durch UV-B induziert wurde, während die Aktivität der 3’’-HCT konstitutiv vorlag und durch UV-B nicht beeinflusst wurde. In den Freilandbäumen zeigte sich, dass die 6’’-HCT entwicklungspezifisch aktiv war, während die Aktivität der 3’’-HCT auch hier konstitutiv vorlag. Die Akkumulation der diacylierten Flavonol 3-glykoside konnte nur zu Beginn der Nadelentwicklung beobachtet werden und korrelierte mit der Aktivität der 6’’- HCT, woraus geschlossen werden kann, dass die 6’’-HCT die Synthese der UV-B-Schutzpigmente reguliert, während die Rolle der 3’’-HCT unklar bleibt, da keine Akkumulation von monoacylierten Flavonolglykosiden beobachtet wurde. Die schnelle Akkumulation und nachfolgende Abnahme der diacylierten Verbindungen zeigen, dass diese Verbindungen für den UV-B-Schutz in den besonders gefährdeten jungen Nadeln verantwortlich sind. In älteren Nadeln sind andere langfristige Schutzmechanismen vorhanden, wobei vor allem zellwandgebundene Flavonoide und Hydroxyzimtsäuren in Frage kommen, da diese langsamer akkumulieren als die löslichen diacylierten Verbindungen. Der Vergleich der Keimlingsexperimente mit den Freilanduntersuchungen zeigt, dass die Primärnadeln der Keimlinge ein gutes Modell für sich entwickelnde Nadeln von adulten Freilandbäumen darstellen, da sie sich physiologisch vergleichbar verhalten. Die Keimlinge besitzen einige Vorteile gegenüber mehrjährigen Bäumen, da sie jederzeit verfügbar und in größerer Individuenzahl untersucht werden können. (iii) Mit teilweise gereinigten Enzymen konnte gezeigt werden, dass die Acylierung der Flavonolglykoside in einer festen Reihenfolge abläuft. Die Synthese der UV-B-Schutzpigmente erfolgt durch die Acylierung zuerst an 6’’-Position und dann an 3’’-Position. Für die 3’’- und die 4’’-HCT wurde ein apparentes Molekulargewicht von 45 bzw. 35 kDa und ein pI-Wert von 4.7 ermittelt. Diese Werte liegen in einem Bereich, der ebenso für HCT’s aus verschiedenen Pflanzen, die andere Substrate acylieren, festgestellt wurde. Für die 6’’- HCT wurde dagegen ein außerordentlich geringes apparentes Molekulargewicht von 9 kDa und ein relativ hoher pI-Wert von 7.7 bis 7.9 ermittelt. Weitere Untersuchungen sind nötig, um festzustellen, ob es sich dabei um eine proteolytische Spaltung des Enzyms handelt. Alle drei Transferasen zeigten gegenüber dem Akzeptorsubstrat eine hohe Spezifität für das Flavonolaglykon, wobei die Aktivität der 6’’-HCT bei größerer Polarität an 3’-Position (Quercetin) höher war, die der 3’’-HCT bei geringerer Polarität an dieser Position (Kämpferol und Isorhamnetin). Ähnlich hoch ist auch die Spezifität gegenüber dem Zuckerrest des Akzeptorsubstrats. Die höchste Aktivität wurde mit dem Glukosid festgestellt, das bisher auch nur in der Kiefer nachgewiesen wurde. Die Spezifität gegenüber dem Donorsubstrat zeigt zum einen eine Abhängigkeit von CoAEster, da keine Aktivität mit Glukose-Estern gemessen werden konnte. Zum anderen ist der aromatische Charakter des Donorsubstrats von entscheidender Bedeutung, da sowohl die CoA-Ester verschiedener Hydroxyzimtsäuren als auch Benzoyl-CoA als Substrate verwendet werden. Aliphatische CoA-Ester wie Acetyl- oder Malonyl-CoA werden von den HCT’s nicht als Substrate akzeptiert. Mit einer analytischen Reinigung der 3’’-HCT, die säulenchromatographische Schritte beinhaltete, wurden in sechs Schritten zwei Protein-Banden mit einer Größe von 24 und 28 kDa isoliert, die mit der Enzymaktivität korrelierten. Mit einer präparativen Reinigung mit nativer Elektrophorese konnten diese beiden Banden in ausreichender Menge erhalten werden, sodass eine Sequenzierung von Peptiden möglich war. Ein Vergleich der Aminosäuresequenzen mit den in Datenbanken vorhandenen Sequenzen zeigte, dass es sich um zwei unbekannte Peptide handelt. Die Resultate der Reinigung bilden die Grundlage für molekularbiologische Arbeiten, mit denen es möglich sein sollte, enzymspezifische Klone für die 3’’-HCT und, falls die Enzyme auf Sequenzebene verwandt sind, auch für die 6’’-HCT herzustellen. Damit könnte zum ersten Mal die Sequenz einer Flavonol 3-glukosid-Hydroxycinnamoyl-Transferase aufgeklärt werden. Mit Hilfe von molekularen Sonden ließen sich die vermutete epidermale Lokalisierung der Enzyme überprüfen und UV-B-Induktionskinetiken auf Ebene der mRNA durchführen. Dabei wären vor allem Experimente mit UV-B-Intensitäten sinnvoll, mit denen die obere Grenze der Anpassungsfähigkeit der Kiefer definiert werden kann.

Im Rahmen dieser Arbeit werden Nanostrukturen aus biologischen Molekülen untersucht, sowie neue Methoden zur Strukturierung biologischer Systeme im nanoskaligen Bereich entwickelt und vorgestellt. Neben selbstorganisierten und enzymatischen Prozessen, wie sie bei der Strukturbildung biologischer Systeme eine wesentliche Rolle spielen, wird insbesondere auch eine neuartige Methode der gerichteten enzymatischen Hydrolyse biologischer Membranen, die eine gezielte Strukturierung im Nanometerbereich ermöglicht, vorgestellt. Vor dem Hintergrund, daß die Natur mit Polynucleinsäuren extrem vielseitige, universell einsetzbare und chemisch sowie molekularbiologisch sehr gut handhabbare molekulare Bausteine für den selbstorganisierten Aufbau hochintegrierter Nanoarchitekturen zur Verfügung stellt, werden ferner die grundlegenden Mechanismen und Kräfte der molekularen Erkennung bei der DNA-Basenpaarung sowie die mechanische Stabilität der DNA- Doppelhelix untersucht. - Durch kraftmikroskopische Untersuchungen an einer binären Mischung aus Dipalmitoyl- Phosphatidylcholin (DPPC) und Diarachidoyl-Phosphatidylcholin (DAPC) konnte erstmals die laterale Struktur von binären Lipidmischungen in Lipiddoppelschichten direkt bestimmt werden. Es konnte gezeigt werden, daß diese biologisch wichtigen Lipide in Lipiddoppelschichten spontan Domänen mit einer chrakteristischen Größe von etwa 10 nm bilden. Ein Vergleich der Ergebnisse der kraftmikroskopischen Untersuchungen mit denen von Neutronendiffraktionsexperimenten zeigte eine hervorragende Übereinstimmung der mit diesen beiden komplementären Techniken bestimmten mittleren Domänenabstände. - Untersuchungen des enzymatischen Abbaus von Lipidmembranen durch das lipolytische Enzym Phospholipase A2 (PLA2) erlaubten erstmals Einblicke in die Aktivität dieser Enzyme auf der Einzelmolekülebene. Es konnte gezeigt werden, daß die Enzymaktivität stark von den physikalischen Eigenschaften der Membran abhängig ist und daß Membranen in der Gel-Phase ausschließlich von Membrandefekten her und entlang der Hauptachsen des Molekülkristalls hydrolysiert werden, während die Hydrolyse flüssigkristalliner Membranen im wesentlichen isotrop verläuft. Die am freien Enzym gewonnenen Erkenntnisse konnten dann in einem nächsten Schritt zur Entwicklung einer neuartigen gerichteten Hydrolyse von Lipidmembranen genutzt werden, bei der mit der Spitze eines Rasterkraftmikroskops gezielt Defekte in kristallin gepackten Membranen induziert werden, und die Membranen dann durch das Enzym an Stellen mit diesen künstlichen Packungsdefekten hydrolysiert wird. Auf diese Weise konnten künstliche Strukturen in festkörpergestützten Membranen mit minimalen Strukturdurchmessern von bis zu 10 nm erzeugt werden. - Mit Hilfe von kraftspektroskopischen Untersuchungen an einzelnen DNA-Molekülen konnte erstmals ein neuartiger kraftinduzierter Schmelzübergang, der je nach Kraftladungsrate, Umgebungsbedingungen und DNA-Sequenz und Topologie zwischen einigen Piconewton (pN) und etwa 300 pN stattfindet, nachgewiesen werden. Durch Variation von Kraftladungsrate, Ionenstärke, Umgebungstemperatur und DNA-Sequenz konnte gezeigt werden, daß die mechanische Energie die unter Gleichgewichtsbedingungen bis zum kraftinduzierten Schmelzen in der DNA-Doppelhelix deponiert werden kann, hervorragend mit der freien Basenpaarungsenthalpie ∆Gbp der entsprechenden DNA- Sequenz unter den jeweiligen Umgebungsbedingungen übereinstimmt. Es konnte gezeigt werden, daß sich mit Hilfe der Temperaturabhängigkeit der mechanischen Stabilität von DNA die thermodynamischen Größen ∆Hbp und ∆Sbp von DNA direkt aus Kraftexperimenten an einzelnen Molekülen bestimmen lassen. Schließlich konnten die Basenpaarungskräfte von DNA erstmals sequenzspezifisch bestimmt werden. Die zum reißverschlußartigen Aufbrechen einer GC-Basenpaarung nötigen Kräfte betragen demnach 20±3 pN, die zum Aufbrechen einer AT-Basenpaarung nötigen Kräfte 9±3 pN. Auch hier konnte eine sehr gute Übereinstimmung der zum Aufbrechen der Basenpaarungen nötigen mechanischen Energie mit der freien Basenpaarungsenthalpie ∆Gbp festgestellt werden.

Das klinische Bild der akuten Pankreatitis wird entscheidend durch die sekundäre Schädigung von Herz-Kreislauf-System, Lunge und Niere bestimmt. Ziel der vorliegenden Untersuchung war es, durch Messungen in venösem Pankreasblut, Pankreaslymphe und Peritonealexsudat die Kompartimente zu bestimmen, über die die systemischen Schädigungen vermittelt werden. An anästhesierten Schweinen wurden die systemischen, hämodynamischen Parameter durch gesteuerte Volumentherapie konstant gehalten. Die Schweine wurden randomisiert der Kontrollgruppe (n = 9) oder einer der Pankreatitisgruppen zugeteilt (jeweils n = 10). Die Pankreatitis wurde durch Infusion von freier Fettsäure in die Pankreasarterien (FFS) oder durch Infusion einer 5%igen Natrium-Taurocholat-Lösung retrograd in den Pankreasgang (NaT) ausgelöst. Nach Isolation des Pankreas wurde venöses Pankreasblut, Pankreaslymphe und Peritonealexsudat gewonnen und die Aktivität von Lipase, Phospholipase A und Plasmaprokallikrein sowie die Konzentration von Organkallikrein und Kininogen bestimmt. In beiden Pankreatitismodellen fand sich ein Anstieg der Enzymaktivitäten. Die höchsten Aktivitäten fanden sich im Peritonealexsudat (Phospholipase A nach 40 min: Kontrolle 10,0 U/1, NaT 72,2 U/1). In beiden Pankreatitismodellen fanden sich außerdem Hinweise für eine Aktivierung des Organkallikrein-Kinin-Systems durch den Anstieg der Organkallikreinkonzentration und den Abfall der Gesamtkininogenkonzentration. Die stärksten Veränderungen fanden sich wieder im Peritonealexsudat (Organkallikrein nach 40 min: Kontrolle 14,7 ng/ml, NaT 452 ng/ml).

Thu, 1 Jan 1970 12:00:00 +0100 https://epub.ub.uni-muenchen.de/7725/1/7725.pdf Souvatzoglou, A.; Schneider, H.; Pette, D.; Nolte, J.; Landgraf, R.; Kiefhaber, P.; Horn, K.; Henner, J.; Gerbitz, K.; Dieterle, P.; Bottermann, P.; Boss, N.; Bauer, B.; Bachmaier, B.; Scriba, Peter Christian ddc

Thu, 1 Jan 1970 12:00:00 +0100 https://epub.ub.uni-muenchen.de/8018/1/8018.pdf Scriba, Peter Christian; Pette, D.; Kiefhaber, P.; Bauer, B.; Bachmaier, B.; Nolte, J. ddc:610,