Podcasts about genoms

Genetische Erkrankungen sind aufgrund ihrer sehr vielfältigen Ausprägung und vor allem ihrer Seltenheit schwer zu diagnostizieren. Dabei ist eine rasche Diagnose nicht nur für die Lebensqualität wichtig, sondern sie kann auch eine Rolle in der Familienplanung spielen. Sarah Verheyen von der Med Uni Graz kommt den seltenen genetischen Erkrankungen mittels Genomanalyse auf die Spur.  Dr. Sarah Verheyen. ist ist die ärztliche Leiterin des sogenannten „Exom"-Diagnostik-Teams für Seltene Erkrankungen an der Med Uni Graz. Das Exom umfasst etwas mehr als 20.000 Gene, die dafür verantwortlich sind, den Bauplan für Proteine bereitzustellen. Bei der Exomanalyse werden diese Gene untersucht, um Fehler zu finden, die eine Erkrankung hervorrufen können. Bei einer Genomanalyse wird hingegen das gesamte Erbgut durchleuchtet. Zum Vergleich: Das Exom stellt in Sachen „Datenmenge“ etwa 2 % des Genoms dar. Moderne Analysemethoden ermöglichen es mittlerweile, diese Unmengen an Daten zu verarbeiten. Die Analysemethoden, die bei der Genomanalyse verwendet werden, erlauben es in manchen Fällen auch, Veränderungen im Exom besser aufzuspüren. „Wir setzen Next Generation Sequencing ein. Das ist eine Methode, mit der man sehr viele Daten gleichzeitig generieren kann." Im Unterschied zur herkömmlichen Methode, bei der auf Verdacht einzelne Gene angeschaut wurden und die Patienten mitunter jahrelang auf ihre Diagnose warten mussten, sei es heute möglich, „in 1,5 bis 2 Wochen eine Diagnose zu erhalten", sagt Verheyen. Trotzdem komme man nur in ein Drittel der Fälle auf eine Diagnose, weil viele seltene Erkrankungen nach wie vor ungeklärt seien. Konkret könne man nur einem Viertel der Gene  eine Krankheit zuordnen. Es bestehe noch viel Forschungsbedarf. Schön und herausfordernd zugleich, so beschreibt Verheyen ihre Arbeit. Vor allem, wenn, wie so oft, Kinder involviert sind. Auch hier biete die moderne genetische Diagnostik neue Wege, um schwerwiegenden Problemen schnell auf die Schliche zu kommen. Invasive Diagnostik und lange Wartezeiten würden so vermieden.

Mein heutiger Gast ist ein leidenschaftlicher Verfechter der Zukunftsmedizin. In seinem Buch Geheilt statt behandelt zeigt er eindrucksvoll den Weg von der klassischen Symptombehandlung hin zur präventiven Systemmedizin auf. Prof. Dr. Harald Schmidt ist Arzt, Apotheker, Gründer eines Pharmaunternehmens und ein angesehener Wissenschaftler. Nach Stationen an führenden Universitäten in Deutschland und Australien leitet er heute als Professor für Pharmakologie und personalisierte Medizin die Forschung an der Universität Maastricht.   In dieser Folge sprechen wir u.a. über folgende Themen: Systemmedizin vs. SymptombehandlungWie unterscheidet sich die Systemmedizin von der klassischen Symptombehandlung, und warum wird der Prävention größere Bedeutung beigemessen? Bluthochdruck-MechanismenWarum ist Bluthochdruck keine einzelne Krankheit, sondern ein Symptom mit mehreren Ursachen? Systemmedizin und NetzwerkanalysenWie hilft die Netzwerkanalyse von Genen, Symptomen und Begleiterkrankungen bei der präzisen Diagnostik? Genetische Risiken und LebensstilWie lassen sich genetische Risiken durch gezielte Lebensstilmaßnahmen effektiv minimieren? Whole-Genome-SequencingSollte das vollständige Auslesen des Genoms ein Standardinstrument für personalisierte Medizin und Prävention werden? Datenanalyse und KIWie können KI und datenbasierte Ansätze die Systemmedizin weiterentwickeln und Diagnosen verbessern? Therapeutisches RepurposingWie können bestehende Medikamente durch Repurposing für neue Anwendungsgebiete genutzt werden? Gentherapie und PräventionIn welchen Fällen könnte eine Gentherapie schon in der Prävention sinnvoll sein? Rolle der Ärzte in der Zukunft Wie verändert sich die Rolle der Ärzte durch die zunehmende Digitalisierung und Präventionsorientierung?   Weitere Informationen zu Prof. Harald Schmidt findest du hier: https://www.maastrichtuniversity.nl/hhhw-schmidt Du interessierst dich für Gesunde Langlebigkeit (Longevity) und möchtest ein Leben lang gesund und fit bleiben, dann folge mir auch auf den sozialen Kanälen bei Instagram, TikTok, Facebook oder Youtube. https://www.instagram.com/nina.ruge.official https://www.tiktok.com/@nina.ruge.official https://www.facebook.com/NinaRugeOffiziell https://www.youtube.com/channel/UCOe2d1hLARB60z2hg039l9g   Disclaimer: Ich bin keine Ärztin und meine Inhalte ersetzen keine medizinische Beratung. Bei gesundheitlichen Fragen wende dich bitte an deinen Arzt/deine Ärztin.   STY-158

Zwanzig Jahre ist es her, dass Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im Human Genome Projekt erstmals das menschliche Genom entschlüsselten. 2,7 Milliarden Dollar und 13 Jahre verschlang das internationale Großprojekt. Heute sind Kosten und Zeit dank neuartiger Technologie auf einen Bruchteil der früheren Werte gefallen. Wenige Stunden und wenige hundert Dollar kostet die vollständige Dechiffrierung des menschlichen Genoms heutzutage. Damit werden hocheffiziente Krebstherapien möglich. Ärzte lesen den Code von Tumoren in Kliniken aus und Computer entwerfen individuelle Medikamente gegen genau diese Zelltypen und Mutationen. Schon kurz danach kann die heilende Therapie verabreicht werden. Darüber sprechen wir mit einer Koryphäe dieser neuen Heilmethode: Christopher Mason Professor für Physiologie und Biophysik an der Cornell University in New York. Er gilt als einer der führenden Molekularbiologen der Welt. Fragen stellt auch Dr. Hadi Saleh, CEO von CeramTec. Warum genau sind Kosten und Zeit der Genanalyse so rapide gefallen? Wie funktioniert die Hochgeschwindigkeitsanalyse des Genoms? Wie baut man aus diesen Informationen ein personalisiertes Medikament? Wird Krebs zu besiegen sein? Sind wir die letzte Generation, die Krebs als Todfeind kennt? Ein Viertel aller Todesfälle in Deutschland geht auf Krebserkrankungen zurück. Kann diese Menschheitsgeißel endlich besiegt werden? Eine Folge für alle, die sich für Strategien gegen die drei wichtigsten Killer der Menschheit interessieren (Herz-Kreislaufversagen, Krebs, Atemwegserkrankungen). Und für alle, die das Staunen nicht verlernt haben über die phänomenalen Fortschritte der Genetik und ihrer bahnbrechenden neuen Anwendungen. Und natürlich für alle, die gern länger leben und am liebsten 120 Jahre alt werden würden. Ihnen hat die Folge gefallen? Dann schreiben Sie uns gerne an podcast@hy.co. Wir freuen uns über Post von Ihnen.

Mythen, Halbwissen und Meinungen zur richtigen oder gesunden Ernährung gibt es wie Sand am Meer. Und viele behaupten, sich auf Studienergebnisse zu stützen. Aber wie kann es sein, dass wissenschaftliche Studien teilweise Ergebnisse bringen, die sich gegenseitig oder dem gesunden Menschenverstand widersprechen? Wie genau laufen solche Studien ab und wie lassen sich die Ergebnisse interpretieren? Heute stellen wir euch die verschiedenen Arten von Studien vor und erläutern Vor- und Nachteile der jeweiligen Untersuchungsmethode und geben euch Tipps, wie ihr aus Studien oder Schlagzeilen konkrete Empfehlungen für euch selbst ableiten könnt.   Timestamps:   00:00      Intro 07:25     Longitudinal- und Kohortenstudien am Beispiel Blue Zones 19:40      Querschnittsstudien 29:30      Fall-Kontroll-Studien 34:38     Der Gold-Standard und ethische Aspekte 52:50     Tierversuche und In-vitro Studien 58:20     Bekannte Ernährungsmythen   Fehlerteufel/Anmerkungen   55:00: Also wir teilen ca. 85% unseres Genoms mit Mäusen und 25% mit Salatgurken   Du willst keine neue Folge verpassen? Klicke jetzt auf Abonnieren!   Dir gefällt, was wir machen? Wir freuen uns über jeden Like und jede positive Bewertung. Unterstütze uns dabei, einen gesunden Lebensstil in die Welt hinauszutragen.   Du hast eine Frage zu einem Thema oder sogar einen Themenvorschlag? Kommentiere diese Folge bei Instagram und du bekommst auf jeden Fall eine Rückmeldung:   Instagram

Es ist soweit! Das internationale Weichtier des Jahres 2024 wurde gewählt und wir haben ja alle wie wild mit abgestimmt! Darum möchten wir jetzt in einer Spezialfolge – sogar mit dem Start eines neuen Forschungsprojektes – den Sieger der Wahl und seine Verwandten feiern. Und der Gewinner ist: Der Lebende Leuchtstab!!! Eine leuchtende Schnecke trägt also die Lorbeeren heim, kann die Siegesurkunde in ihr erleuchtetes Häuschen hängen und hat vor allem eine komplette Sequenzierung ihres Genoms gewonnen. Was das für diese Tierart bedeutet, das schauen wir uns in dieser Folge an. Vor allem starten wir aber ein neues, spektakuläres Langzeitforschungsprojekt! Nicht am lebenden Leuchtstab, aber mit seinen heimischen Verwandten: den Weinbergschnecken. Wir sind nämlich für eine Woche in Workation im Ferienhaus von Fraukes Familie. Und ihr seid in dieser Folge live dabei, wie wir dort im Garten Weinbergschnecken markieren, um mehr über das Leben dieser wunderbaren Weichtiere zu erfahren. Also: Auf geht's in die wunderbare Welt der Schnecken! Weiterführende Links: Pressemitteilung Internationale Weichtierwahl 2024: https://www.senckenberg.de/de/pressemeldungen/eine-leuchtende-landschnecke-ist-internationales-weichtier-des-jahres-2024/ Urlaub im Ferienhaus von Fraukes Familie: https://www.traum-ferienwohnungen.de/199794/ Wissenschaftliche Publikation zum lebenden Leuchtstab: https://www.nature.com/articles/s41598-023-42364-y Die Sequenzierung von Genomen: https://www.earthbiogenome.org/ Artenbeschreibung Weinbergschnecke: https://www.weichtiere-sachsen.de/Pages/TaxonomyBrowser.aspx?id=426188 Hosted on Acast. See acast.com/privacy for more information.

Ein Viertel aller Todesfälle in Deutschland ist auf Krebserkrankungen zurückzuführen. Doch durch die neuesten Durchbrüche in der Genforschung besteht nun die Hoffnung auf die endgültige Überwindung dieser Krankheit. Heute schon ist die vollständige Dechiffrierung des menschlichen Genoms möglich. Dies erlaubt es, effiziente Krebstherapien zu entwickeln, bei denen Ärzt:innen den Code von Tumoren lesen und so individuelle Medikamente für spezifische Zelltypen und gegen Mutationen entwerfen können. Experte auf diesem Gebiet ist Christopher Mason, ein renommierter Molekularbiologe von der Cornell University in New York.

Wissenschaftler schlagen Alarm: Bei DNA-Proben, die sie in der Umwelt vornehmen, gibt es auch Menschen-DNA. Man könnte also rein theoretisch damit den Überwachungsstaat ausbauen. Das ist mal was Neues, dass Wissenschaftler sich selbst infrage stellen. Das sind also praktisch politisch korrekte Wissenschaftler. Gerade im Gentechnikbereich ist das bisher nicht so verbreitet. Das Grundverfahren, um die Zusammensetzung der Tierwelt eines bestimmten Areals aus solcher Umwelt-DNA zu erkunden, ist nicht neu. Neu ist eben nur, dass man bei der Gelegenheit eben auch auf menschliche DNA stößt und dass man auf diese Weise natürlich auch der kriminalistischen Spurensuche neue Möglichkeiten eröffnet, die keiner so richtig auf dem Schirm hatte. Und das kann dann unter Umständen auch nach hinten losgehen. Aber wie muss man sich das vorstellen? Wenn du zum Beispiel wissen willst, welche Fischarten in einem See sind, dann nimmst du eine Wasserprobe und hast darin sowohl biologisches Material von den Fischen, die dort leben, als auch von Tieren, die den See als Tränke nutzen. Meist ist da auch DNA enthalten. Dabei muss man natürlich immer berücksichtigen, wie lange DNA halbwegs stabil bleibt – unter den wässrigen Bedingungen nicht ganz so lange. Und wenn da Menschen baden gegangen sind und dort vielleicht auch ein paar Hautschuppen und ein paar Haare eingebüßt haben, dann verteilt sich da auch eine gewisse Menge an DNA. Problematisch wird das in Ländern, die jetzt schon sehr große Datenbanken mit menschlicher DNA haben. Welche sind das? In den USA und in England werden bei polizeilichen Ermittlungen gerne Proben genommen. Und es es gibt ein paar Firmen, die überwiegend in den USA ansässig sind, die sich der Genealogie verschrieben haben. Mit deren Hilfe Menschen rauskriegen wollen, wo sie auf der Welt noch Verwandte haben und wo ihre Vorfahren überall schon gewesen sind. Wenn Behörden die nutzen können, ergibt das zusammen mit der Umgebungs-DNA schon ein bedenkliches Szenario. Wären Science-Fiction-Vorstellungen naheliegend, dass irgendwelche Mad Scientists in der Zukunft aus DNA-Resten Badender, um bei deinem Beispiel zu bleiben, einen neuen Menschen erschaffen? Das halte ich für unwahrscheinlich. Es sind ja in der Regel nur Fragmente des Genoms, die eben nur hinreichend groß sind, um Rückschlüsse auf die Person zu geben. Und ist es denn deiner Meinung nach gut, dass man jetzt DNA entschlüsseln kann? Es ist natürlich erst mal durchaus interessant, rauszukriegen, ob bestimmte Krankheiten, die in bestimmten Bevölkerungsgruppen häufiger auftreten, nun tatsächlich per Vererbung zustande kommen, oder ob die Lebensumstände die Krankheiten hervorrufen. Denn an den Lebensumständen kann man natürlich leichter drehen als an der Vererbung. Im Grunde wissen wir eigentlich immer noch nicht genau genug, was die einzelnen Genschnipselchen in uns tatsächlich alles tun. Dass jetzt Frankensteins Monster entstehen, das halte ich vorderhand für eher unwahrscheinlich. Wie weit man allerdings auf diese Weise erfahren kann, wer wann wo gewesen ist und welche Krankheiten der möglicherweise noch kriegen wird, das wäre dann schon spannender. Zumal Datenschutz ja nicht unbedingt überall ein besonders hoch gehängter Wert ist. Ich werde es in meinem künftigen Sommerurlaub berücksichtigen. Wie willst du das machen? Nur noch im Ganzkörper-Gummianzug baden? Das muss mir noch überlegen.

Ludwig van Beethoven: das unsterbliche Genie. Seine Musik, sein Leben, sein durchdringender Blick lassen niemanden kalt, obwohl er schon fast 200 Jahre lang unter der Erde liegt (und das nicht ungestört). Rund um sein Leben gibt's so viele Geschichten, manche lesen sich wie True Crime und manche sind Fake News. Sein Leben und sein Leiden liegen gerade wieder unter dem Mikroskop der Wissenschaft. Erst vor ein paar Wochen, im Frühjahr 2023, wurde sein Genom entschlüsselt und dabei vieles aufgedeckt.    Wie die Mediziner, so werden auch wir den Ludwig, der als der Titan der Musik gilt, in diesem Podcast als einen Menschen aus Fleisch und Blut betrachten. In Beethovens Wien war das Theater DER unverzichtbare Newsroom, Multi-Kulti völlig normal und hätte man nur Deutsch allein gesprochen, so hätte man als erbärmlich blöd gegolten. Er kämpfte um die Freiheit und Gleichheit und um das Sorgerecht für seinen Neffen. Der fesche Celebrity und Junggeselle war auf den angesagtesten Partys unterwegs und später als tauber, dem Wein zugetaner Grantler gefürchtet.    Beethoven und seine Welt – der Talk in zwei Episoden aus dem Hause Styriarte.    Sollten Sie Fragen zu diesem Podcast haben, schreiben Sie uns einfach eine Nachricht an: info@styriarte.com   Die Musik in diesem Podcast:  Die Musik in diesem Podcast stammt aus der „Eroica.SOAP“.  Es spielt für Sie das Styriarte Festspielorchester unter der Leitung von Andrés Orozco-Estrada.  Aufgenommen in der Styriarte 2020 in der Helmut List Halle Graz.    Ludwig van Beethoven: Symphonie Nr. 3 in Es, „Eroica“     Unsere Tipps, für alle, die noch mehr zu Beethoven wissen wollen:   Beethoven!!! 7. Juli 2023, 19 Uhr, Helmut List Halle Graz Karl Markovics schlüpft in die Rolle Beethovens und seiner Besucher:innen Olga Chepovetsky liefert Beethovens Klaviermusik dazu   Analyse des Genoms aus Beethovens HaarenArtikel aus Current Biology, erschienen im März 2022https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(23)00181-1?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0960982223001811%3Fshowall%3Dtrue   Beethoven: Unsterbliches GenieGraphic Novel von Peer Meter und Rem Broo

Ein internationales Konsortium will die Vielfalt des menschlichen Genoms abbilden. Jetzt legt es den ersten Entwurf vor.  (00:40) Das menschliche Pangenom  Das Wissen über unsere Gene scheint enorm. Aus Sicht von Forscherinnen und Forschern sieht das aber anders aus. Für sie ist das Bild zu einseitig und das Nichtwissen zu gross. Das Pangenom-Projekt soll das ändern und der Vielfalt des menschlichen Erbguts gerecht werden. Wir sind ja schliesslich keine Klone, sondern alle verschieden. (07:33) Meldungen  Bakterien zersetzen Plastik bei niedrigen Temperaturen. Haie halten die Luft an und sich selber warm. Babywindeln dienen als Betonersatz. (13:38) Urzeitliche Riesenhuftiere  Manche Säugetierarten setzten schon in grauer Vorzeit auf grosse Grössen Vor 50 bis 30 Millionen Jahren machte die Entwicklung der Säugetiere einen gewaltigen Sprung. Einige von ihnen aus der Familie der Brontotheridae zeigten bald schon einen Hang zum Gigantismus. Eine neue Studie erklärt warum (19:43) Unruhige Eifelvulkane  Forscher entdecken Eifelvulkane im Halbschlaf. Vor 11'000 kams in der Eifel zur letzten Vulkaneruption mit folgen für ganz Europa. Seismologische Untersuchungen zeigen nun: Im Untergrund brodelt es noch immer.

Ein Standpunkt von Gerd Reuther.Das Krankensystem ernennt das Genom zum entscheidenden Faktor der Gesundheit — so tut sich für die Pharmaindustrie eine Goldgrube auf.Jahrzehntelang war es eine Streitfrage gewesen, ob der Mensch in seinen Fähigkeiten und Krankheiten stärker von der Umwelt oder seinem Erbgut geprägt wird. Pharmaindustrie und Genforscher haben diese Frage aber inzwischen ad acta gelegt. Das menschliche Genom soll Ursache aller Krankheiten und damit auch der Schlüssel für deren Therapie sein. Ein punktgenaues Herausschneiden und Einfügen von Basenpaaren in die Doppelhelix — bekannt als „Genomchirurgie“ beziehungsweise „Gen-Editing“ — oder die Injektion von Boten-RNA soll demnach eine individualisierte Heilung an der Wurzel jedes Problems ermöglichen. Ausgeblendet wird dabei, dass die genetische Information keine unveränderliche Größe ist, sondern von der Umwelt epigenetisch ständig moduliert wird. Die im Jahr 2001 ausgerufene „Entschlüsselung“ des menschlichen Genoms hat die Medizin jedenfalls ebenso wenig weitergebracht wie die Gentherapie.... hier weiterlesen: https://apolut.net/vermeintliches-allheilmittel-von-gerd-reuther+++Apolut ist auch als kostenlose App für Android- und iOS-Geräte verfügbar! Über unsere Homepage kommen Sie zu den Stores von Apple und Huawei. Hier der Link: https://apolut.net/app/Die apolut-App steht auch zum Download (als sogenannte Standalone- oder APK-App) auf unserer Homepage zur Verfügung. Mit diesem Link können Sie die App auf Ihr Smartphone herunterladen: https://apolut.net/apolut_app.apk+++Abonnieren Sie jetzt den apolut-Newsletter: https://apolut.net/newsletter/+++Ihnen gefällt unser Programm? Informationen zu Unterstützungsmöglichkeiten finden Sie hier: https://apolut.net/unterstuetzen/+++Unterstützung für apolut kann auch als Kleidung getragen werden! Hier der Link zu unserem Fan-Shop: https://harlekinshop.com/pages/apolut+++Website und Social Media:Website: https://apolut.netOdysee: https://odysee.com/@apolut:aRumble: https://rumble.com/ApolutTwitter: https://twitter.com/apolut_netInstagram: https://www.instagram.com/apolut_net/Gettr: https://gettr.com/user/apolut_netTelegram: https://t.me/s/apolutFacebook: https://www.facebook.com/apolut/ Hosted on Acast. See acast.com/privacy for more information.

Zwanzig Jahre ist es her, dass Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im Human Genome Projekt erstmals das menschliche Genom entschlüsselten. 2,7 Milliarden Dollar und 13 Jahre verschlang das internationale Großprojekt. Heute sind Kosten und Zeit dank neuartiger Technologie auf einen Bruchteil der früheren Werte gefallen. Wenige Stunden und wenige hundert Dollar kostet die vollständige Dechiffrierung des menschlichen Genoms heutzutage. Damit werden hocheffiziente Krebstherapien möglich. Ärzte lesen den Code von Tumoren in Kliniken aus und Computer entwerfen individuelle Medikamente gegen genau diese Zelltypen und Mutationen. Schon kurz danach kann die heilende Therapie verabreicht werden. Darüber sprechen wir mit einer Koryphäe dieser neuen Heilmethode: Christopher Mason Professor für Physiologie und Biophysik an der Cornell University in New York. Er gilt als einer der führenden Molekularbiologen der Welt. Fragen stellt auch Dr. Hadi Saleh, CEO von CeramTec. Warum genau sind Kosten und Zeit der Genanalyse so rapide gefallen? Wie funktioniert die Hochgeschwindigkeitsanalyse des Genoms? Wie baut man aus diesen Informationen ein personalisiertes Medikament? Wird Krebs zu besiegen sein? Sind wir die letzte Generation, die Krebs als Todfeind kennt? Ein Viertel aller Todesfälle in Deutschland geht auf Krebserkrankungen zurück. Kann diese Menschheitsgeißel endlich besiegt werden? Eine Folge für alle, die sich für Strategien gegen die drei wichtigsten Killer der Menschheit interessieren (Herz-Kreislaufversagen, Krebs, Atemwegserkrankungen). Und für alle, die das Staunen nicht verlernt haben über die phänomenalen Fortschritte der Genetik und ihrer bahnbrechenden neuen Anwendungen. Und natürlich für alle, die gern länger leben und am liebsten 120 Jahre alt werden würden. Ihnen hat die Folge gefallen? Sie haben Feedback oder Verbesserungsvorschläge? Dann schreiben Sie uns gerne an podcast@hy.co. Wir freuen uns über Post von Ihnen.

Hallo liebe Zukunftsmacher!Die Fortschritte in der Genforschung gehören ohne jeden Zweifel zu den prägendsten Technologieentwicklungen unserer Zeit, mit dem größten Veränderungspotenzial. Denn wenn in wenigen Jahren die komplette Decodierung eines individuellen menschlichen Genoms weniger als 100 EUR kostet, dann kann jeder seinen Gencode auf dem Smartphone haben. Dann entsteht das, was wir Zukunftsforscher den „Genom Based Lifestyle“ nennen. Vereinfacht gesagt: Alle Geschäftsmodelle, die mit dem menschlichen Körper zusammenhängen, werden vom Kopf auf die Füße gestellt. Wie verändert sich die Medizin in den kommenden zehn Jahren durch die neuen Technologien? Wie ändert sich unser Verständnis vom Körper, wenn in der Medizin die Heilung von Symptomen ersetzt wird durch die Berechnung Körperprozessen? Wie sieht die personalisierte Medizin der Zukunft aus? Ido Amit war Gast beim letzten 2b AHEAD Zukunftskongress und leitet das Amit Lab im Weizmann-Institut in Tel Aviv. Aus dem berühmten israelischen Institut sind drei Nobelpreisträger und drei Turing-Award-Preisträger hervorgegangen. Ido Amit entwickelt mit seinem Team neue Gentechnologien zur Analyse einzelner Zellen. Seine Forschung macht die menschliche Gesundheit Schritt für Schritt konkret berechenbar und prognostizierbar. Klingt spannend oder? Hört doch gerne mal in die neue Folge rein und erfahre, wie wir uns die Gentechnologien der Zukunft vorstellen können!Bis dahin: Habt eine großartige Zukunft!Werde jetzt Teil der Zukunfts-Community und sichere Dir den exklusiven Probemonat in der Future.me Membership. Hier geht's zur AktionHier geht es zum 2bAHEAD Zukunftskongress! Sichere Dir jetzt Tickets: https://zukunftskongress.2bahead.com/Du interessierst Dich für Innovationsreisen? Dann klicke jetzt hier: https://reisen.2bahead.com/

Die modernen Zuchtmethoden in den letzten Jahrhunderten haben die Verengung des Genoms besonders befördert. Die starke Inzucht wirkt sich in vielen Fällen negativ auf die Gesundheit der Tiere aus. In Zukunft wird es wohl notwendig sein, mit geeigneten Zuchtstrategien wieder mehr Diversität anzustreben. - Sendung vom 16.12.2022

Der schwedische Wissenschaftler Svante Pääbo hat den Nobelpreis für Medizin erhalten. Er wird für seine Arbeit an der Sequenzierung des Genoms des Neandertalers geehrt – einer ausgestorbenen Spezies, die eng mit dem modernen Menschen verwandt ist. SRF wiederholt die «Sternstunde» mit ihm. In China sollen die ersten genetisch modifizierten Babys das Licht der Welt erblickt haben. Der Tabubruch zeigt, wie weitreichend die Gentechnik das Leben auf diesem Planeten revolutionieren kann. Kein Wissenszweig hat in den letzten Jahrzehnten grössere Erkenntnisfortschritte erzielt als die Humangenetik. Die damit verbundenen Fragen betreffen den Kern der Lebensform: Welche Gene sind es, die uns spezifisch zu Menschen machen? Wie viel «Neandertaler» steckt noch in den Menschen? Welche Formen der Diagnostik und Heilung versprechen neue Techniken und Eingriffsmöglichkeiten? Ist man gar auf dem Sprung zu einem neuen, genetisch optimierten Übermenschen? Mit der Bioethikerin Effy Vayena und dem Paläogenetiker Svante Pääbo erörtert Wolfram Eilenberger Grenzen, Gefahren und utopische Möglichkeiten der Humangenetik. Eine Wiederholung vom 16.12.2018

Der schwedische Wissenschaftler Svante Pääbo hat den Nobelpreis für Medizin erhalten. Er wird für seine Arbeit an der Sequenzierung des Genoms des Neandertalers geehrt – einer ausgestorbenen Spezies, die eng mit dem modernen Menschen verwandt ist. SRF wiederholt die «Sternstunde» mit ihm. In China sollen die ersten genetisch modifizierten Babys das Licht der Welt erblickt haben. Der Tabubruch zeigt, wie weitreichend die Gentechnik das Leben auf diesem Planeten revolutionieren kann. Kein Wissenszweig hat in den letzten Jahrzehnten grössere Erkenntnisfortschritte erzielt als die Humangenetik. Die damit verbundenen Fragen betreffen den Kern der Lebensform: Welche Gene sind es, die uns spezifisch zu Menschen machen? Wie viel «Neandertaler» steckt noch in den Menschen? Welche Formen der Diagnostik und Heilung versprechen neue Techniken und Eingriffsmöglichkeiten? Ist man gar auf dem Sprung zu einem neuen, genetisch optimierten Übermenschen? Mit der Bioethikerin Effy Vayena und dem Paläogenetiker Svante Pääbo erörtert Wolfram Eilenberger Grenzen, Gefahren und utopische Möglichkeiten der Humangenetik. Eine Wiederholung vom 16.12.2018

Das Erfahrungswissen der gesamten Menschheit ist im Genom abgespeichert. Doch der Großteil des menschlichen Erbguts wurde durch Genmanipulation deaktiviert (Junk-DNA), was dazu führte, dass der Mensch den Zugang zu dem instinktiven, intuitiven Wissen verlor und nicht mehr dazu in der Lage war, den Lebensbauplan seines Genoms bewusst auszulesen. Das Genom ist eine Schöpfungssprache, in der die gesamte Menschheitsgeschichte codiert ist und wenn der Mensch sich sein Leben wieder bewusst erschaffen möchte, ist es essenziell, dass er mit dieser Schöpfungssprache wieder lesen und schreiben lernt. Mehr Informationen auf meiner Homepage: http://www.robinkaiser.euoder in meinem Telegrammkanal:

Die Mondlandung der Genomforschung, also die erste vollständige Sequenzierung des menschlichen Genoms, war ein Meilenstein in der Wissenschaft. Dafür mussten 3 Milliarden Buchstaben (also Basen der DNA) mit dem neusten Stand der Technik gelesen (aka sequenziert) werden. Gleich zwei Gruppen versuchten diesen Meilenstein als erstes zu erreichen: das öffentliche Human Genom Projekt und die private Firma Celera Genomics. Ein Wettlauf entstand – nicht ungleich dem Rennen um die erste Mondlandung. Wer von den beiden Gruppen schneller war, wie aufwändig das Vorhaben war und wieso diese 3 Milliarden Buchstaben überhaupt wichtig sind, erfahren Sie in dieser Folge. Die zwei Seiten werden von unseren zwei Interviewgästen repräsentiert: Prof. Dr. Knut Reinert (Celera Genomics) und Dr. Max Häussler (Human Genome Projekt).

Automatisiertes Fahren - Bringt Gesetzentwurf die Verkehrsrevolution? / Corona-Sterblichkeit - Warum viele Senioren die Beatmung ablehnen / Menschliches Genom - Was hat uns die Entzifferung des Erbguts gebracht? / Hält das Eis? - Wann man auf den zugefrorenen See darf.

Heute vor 20 Jahren wurde die Entschlüsselung des menschlichen Erbguts bekanntgegeben.

in Kommentar von Rüdiger Lenz. Das, was du Wahrheit nennst, ist wie ein Tattoo in deinem Geist. Schau dich doch um, und sehe, wie viele dieser Tattoos in wie vielen Geistern existieren und du hast den Beweis, dass es gar keine Wahrheit da draußen für alle geben kann. Es gibt bloß deine Wahrheit und die Wahrheiten der anderen. Alles Sehen ist somit, wie Nietzsche es schon sagte, bloß perspektivisches Sehen. Die Pandemie ist beendet! Das ist sie wirklich, doch nicht alle wissen das. Die Meisten wissen auch nicht und werden es vermutlich auch nie wissen, dass die Pandemie, die von einem SARS-CoV-2-Agens ausging, nur in unseren Köpfen losging, nie aber von diesem Virus selbst. Materiell ist die SARS-CoV-2-Pandemie genau so in uns eingedrungen, wie jedes andere Virus auch um die Welt zieht, sich vermehrt, mutiert, sich anpasst und zum Leben einfach dazu gehört. Wie alle anderen Keime und Pilze auch, die im Großen und Ganzen nicht sonderlich gefährlich für die Mehrheit der Menschen sind. Zur Erinnerung, in uns leben ungefähr achtzig bis einhundert Billionen Kleinstorganismen in Symbiose mit uns zusammen. Das sind mehr, als wir Zellen in uns haben, aus denen wir bisher glaubten ganz alleine zu bestehen. Wir sind Holobionten, Lebensgemeinschaften und selbst in unserem Genom sind diese Symbionten aktiv und verändern unsere Gene. Ihre Gene sind Teile unseres Genoms...weiterlesen hier: https://kenfm.de/die-pandemie-ist-beendet-von-ruediger-lenz/ JETZT KENFM UNTERSTÜTZEN: HTTPS://WWW.PATREON.COM/KENFMDE HTTPS://DE.TIPEEE.COM/KENFM HTTPS://FLATTR.COM/@KENFM DIR GEFÄLLT UNSER PROGRAMM? INFORMATIONEN ZU WEITEREN UNTERSTÜTZUNGSMÖGLICHKEITEN HIER: HTTPS://KENFM.DE/SUPPORT/KENFM-UNTERSTUETZEN/_ DU KANNST UNS AUCH MIT BITCOINS UNTERSTÜTZEN. BITCOIN-ADRESSE: 18FPENH1DH83GXXGPRNQSOW5TL1Z1PZGZK ABONNIERE JETZT DEN KENFM-NEWSLETTER: HTTPS://KENFM.DE/NEWSLETTER/_ KENFM JETZT AUCH ALS KOSTENLOSE APP FÜR ANDROID- UND IOS-GERÄTE VERFÜGBAR! ÜBER UNSERE HOMEPAGE KOMMT IHR ZU DEN STORES VON APPLE UND GOOGLE. HIER DER LINK: HTTPS://KENFM.DE/KENFM-APP/_ WEBSITE UND SOCIAL MEDIA: HTTPS://WWW.KENFM.DE HTTPS://WWW.TWITTER.COM/TEAMKENFM HTTPS://WWW.INSTAGRAM.COM/KENFM.DE/ HTTPS://SOUNDCLOUD.COM/KEN-FM See acast.com/privacy for privacy and opt-out information.

In der heutigen Folge beschäftigen wir uns mit Schweine-Lungen, der Kartierung des humanen Genoms und dem Nobelpreisträger Ernst Otto Fischer.

In der heutigen Folge beschäftigen wir uns mit der 3 dimensionalen Organisierung des Genoms, Schauen Menschen tief in die Augen und stellen auch den Nobelpreisträger Gerhard Herzberg vor.

Palielinoties cilvēka dzīves ilgumam, arī pētnieki daudz vairāk uzmanības pievērsuši dažādām ar novecošanos saistītām problēmām. Vai, pētot vairāk šīs slimības, esam vairāk pietuvojušies ilga mūža noslēpumam, vai tieši otrādi - nezināmā ir aizvien vairāk? Ieteikumu un padomu par to, kā pareizi būtu jādzīvo, nudien netrūkst. Nereti tie gan mēdz būt pretrunīgi un vēl bieži tiem arī nav zinātniska pamatojuma. Taču jautājums par ilga mūža noslēpumu nodarbina daudzus, un atbildes ir meklētas, šķiet, kopš cilvēces rašanās. Raidījumā Zināmais nezināmajā mēģinām saprast, kas vieno cilvēkus, kas dzīvo ilgi. To skaidro Rīgas Stradiņa Universitātes Bioloģijas un mikrobioloģijas katedras docente un vadošā pētniece Inese Čakstiņa un Latvijas Universitātes Medicīnas fakultātes profesore un Farmokoloģijas katedras vadītāja Baiba Jansone. "Katrs vēlas domāt, ka ir gēniem nozīme un daļēji tā arī ir. Bet dzīves laikā ir tik daudz ārējo faktoru, kas sāk ietekmēt mūsu genomu, kad mēs drīz vien aizmirsīsim, ka mums ir jauki gēni," atzīst Baiba Jansone. "Genoms ir tas, kas mums ir dots un kas mums ir jāsaudzē, vai mēs to izdarām, tas ir cits jautājums." "Mēs nedrīkstam visu novelt uz gēniem. Nevar sēdēt un ēst čipšus un teikt, ka man slikti gēni, tāpēc es aptaukojos. Mums kādas lietas, kas ir noteiktas priekšlaicīgi, bet ir daudz kas, ko mēs varam mainīt," papildina Inese Čakstiņa. Ilgdzīvotāji dzīvnieku pasaulē Galapagu bruņurupuči, Grenlandes valis, sarkanais jūras  ezis – šie dzīvnieki var lepoties ar mūža ilgumu, kas ir krietni pāri simts gadiem. Kas ir tie faktori, kas nosaka to, ka  konkrētas sugas dzīvnieku pasaulē var sasniegt iespaidīgus mūža gadus. Par dzīvnieku ilgo mūžu stāsta bioloģijas zinātņu doktors ģenētiķis Jēkabs Raipulis un Rīgas zooloģiskā dārza darbinieki Māris Lielkalns un Ilze Dunce. Gēnu kombinācija, neuzņēmība pret slimībām, specifisks izskats – tie ir faktori, kas vairākiem dzīvniekiem ļauj nodzīvot rekordilgu mūžu. Piemēram, Grenlandes valim tie ir 211 gadi, tikpat ilgi dzīvo arī sarkanie jūras eži. Savukārt pirms astoņiem gadiem prese rakstīja par Galapagu salās dzīvojošo milzu bruņurupuci Vientuļo Džordžu, kurš tika uzskatīts par pēdējo savas sugas pārstāvi brīvā dabā un nomira aptuveni 100 gadu vecumā, tomēr viņa pasugas pārstāvji mēdz sasniegt 200 līdz 250 gadu vecumu. Bioloģijas doktors, ģenētiķis Jēkabs Raipulis min vēl citus ilggadniekus dzīvnieku pasaulē. Profesors Raipulis min, ka nav tāda viena gēna, bet tās ir vesela gēnu grupa, kuri ietekmē mūža ilgumu. Zinātnieki, protams, cītīgi pēta gan šo gan citu dzīvnieku mūža ilgumu, tomēr jautājumu aizvien ir vairāk, nekā atbilžu. Piemēram, Blendinga bruņurupuči ir neatrisināts bioloģiska mīkla. Vecākais zināmais šīs sugas eksemplārs tika notverts 20. gadsimta 80. gados, un tā bija 77 gadus veca mātīte, kas joprojām dēja olas. Kā savā grāmatā ”13 zinātnes mistērijas” raksta zinātnieks Maikls Bruks, Blendinga bruņurupuči nenoveco un nepazīst vecuma vārgumu, turklāt dzīves laikā nav uzņēmīgi pret slimībām, kur nu, gadiem ritot, šo bruņurupuču dzīvesveids kļūst aizvien aktīvāks, un, piemēram, mātītes ik gadu dēj aizvien vairāk olu. Arī mūsu purva bruņurupuči ir rekordisti gadu skaita ziņā, to mūža garums parasti ir no 40 līdz 60 gadiem, retos gadījumos tas var pārsniegt 100 gadus. Rīgas Zooloģiskajā dārzā minētie rupuči šobrīd devušies ziemas miegā un kā stāsta zoodārza speciālists Māris Lielakalns, arī reizumis miegs ir viens no faktoriem, kas veicina ilgāku mūžu, tā teikt, ilgāk gulēsi, mazāk trāpīsies acis kādam apēdājam un tā saglabāsi savu dzīvi. Tikpat neparasts un ļoti sens dzīvnieks ir Eiropas protejs – alās dzīvojošs abinieks. Tās ir bālgana paskata radībiņas, kas atgādina baltos zalkšus no Tūves Jansones grāmatas par Muminiem. Tikai šie ir bez acīm, jo proteji savu ļoti garo mūžu, aptuveni simts gadus pavada, būdami akli. Vēl šos dzīvnieciņus sauc par alu salamandrām un cilvēku zivīm, bet senos laikos ļaudis uzskatīja, ka tie esot pūķa mazuļi. Sīkāk par šo abinieku dzīvi stāsta Rīgas Zooloģiskā dārza abinieku nodaļas vadītāja Ilze Dunce.

Menschliche DNA ist über 3 Milliarden Nucleotidpaare lang und beinhaltet die Information für ungefähr 25.000 Gene. Fast die Hälfte des menschlichen Erbguts, etwa 45%, besteht aus beweglichen genetischen Elementen, den Transposons, umgangssprachlich als „springende Gene“ bezeichnet. Sie sind in der Lage, ihre Position innerhalb des Genoms zu verändern.

In der heutigen Folge beschäftigen wir uns mit p53, dem Wächter des Genoms, der Suche nach neuen Antibiotika und dem Nobelpreisträger Manfred Eigen.

Craig Venter war schon immer eine schillernde Persönlichkeit. Als junger Mann machte er sich einen Namen als Surfer, er arbeitete als Sanitäter in Vietnam. Sein größter Wurf aber war die Entzifferung des menschlichen Genoms. Wie er das versucht hat, erklärt Michael Lange. Von Michael Lange.

Ethiker über das Für und Wider von Maßnahmen der Veränderung des menschlichen Genoms zu medizinischen und therapeutischen Zwecken.

Ethiker über das Für und Wider von Maßnahmen der Veränderung des menschlichen Genoms zu medizinischen und therapeutischen Zwecken.

Die Vortragsreihe am Center for Advanced Studies fragt nach den aktuellsten Entwicklungen in unterschiedlichen Bereichen der Wissenschaft. Gegenwärtige politische oder ökonomische Prozesse wie die Globalisierung, aber auch neue Entdeckungen wie die Entschlüsselung des menschlichen Genoms oder die Hypothesen der Stringtheorie fordern die wissenschaftliche Kreativität und Innovationsfähigkeit heraus. Welche Antworten haben die Wissenschaften auf diese Herausforderungen? Was ist der neueste Stand der Forschung, was ist cutting edge? | Center for Advanced Studies: 26.01.2012 | Speakers: Prof. Otfried Höffe | Moderation: Prof. Julian Nida-Rümelin

Bernhard Kegel, "Epigenetik. Wie Erfahrungen vererbt werden". Wie verändern Umweltbedingungen die Gene? Wie werden Gene ein- oder ausgeschaltet? Gibt es eine Vererbung außerhalb des Genoms?

Thu, 18 Dec 2008 12:00:00 +0100 https://edoc.ub.uni-muenchen.de/9489/ https://edoc.ub.uni-muenchen.de/9489/2/Hepperger_Claudia.pdf Hepperger, Claudia ddc:570, ddc:500, Fakultät fü

Am Max von Pettenkofer-Institut wurde ein enzymkinetischer Assay der HIV-Protease entwickelt. Nach spezifischer Amplifikation des Genoms der HIV-Protease aus Blut infizierter Patienten wird das Enzym rekombinant exprimiert und seine Aktivität in Gegenwart verschiedener Inhibitorkonzentrationen mithilfe eines künstlichen Substrates in einem Fluoreszenzassay ermittelt. Ein Vergleich mit Wildtyprotease erlaubt die Berechnung anschaulicher Resistenzfaktoren. Insbesondere hinsichtlich Geschwindigkeit, Kosten und Spezifität stellt das System eine attraktive Alternative zu den bekannten Verfahren dar.

Basierend auf der Genomsequenz von H. sal. R1 wurde ein genspezifischer Gesamt-Genom-DNA-Mikroarray konstruiert. Hierzu wurden für jeden ORF des Genoms ORF-spezifische Oligonukleotide abgeleitet und zur spezifischen Amplifizierung der Genabschnitte mittels PCR eingesetzt. Nach Amplifizierung und Reinigung der Genabschnitte deckten die Produkte über 97% des halobakteriellen Genoms ab. Zur Konstruktion des Gesamt-Genom-DNA-Mikroarrays wurde jede spezifische Gensonde in fünffacher Wiederholung auf den DNA-Array aufgebracht. Auf diese Weise wurde ein DNA-Mikroarray erstellt, der mit einer Gesamtzahl von 13545 genspezifischen Sonden, das bisher dichteste Raster eines archaealen DNA-Mikroarrays aufweist. Durch parallele genomweite Genexpressionsanalyse in H. sal. R1, wurde der Vergleich zwischen aerobem und phototrophem Wachstum in drei umfassenden DNA-Mikroarrayexperimenten gezogen. Die Mikroarrayexperimente wurden mit dem so genannten „common reference“ Experimentdesign durchgeführt, bei dem eine Mischung aller RNA-Proben eines Experiments als Referenz bei den Hybridisierungen dient. Als weitere Vorraussetzung zur späteren statistischen Datenanalyse wurden die Transkriptomexperimente alle vier- bis fünfmal in unabhängigen Experimenten wiederholt. Die Wahl der Referenz und die Anzahl der unabhängigen biologischen Replikate haben die Basis geschaffen, die erhobenen Expressionsdaten mit Hilfe des R/MAANOVA Paktes der flexiblen und leistungsstarken statistischen Programmoberfläche R auszuwerten. Eine leistungsstarke und flexible Programmoberfläche zur Datenanalyse war unerlässlich, denn mit steigender Komplexität eines Transkriptomexperiments, steigt auch die Anzahl der notwendigen Wiederholungen und damit einhergehend die Gesamtzahl der auszuwertenden Datenpunkte. Für ein durchgeführtes Zeitreihenexperiment vom Wechsel aerobes zu phototrophem Wachstum mit sechs Zeitpunkten, fallen ca. 384.000 Datenpunkte an, für deren Vorder- und Hintergrundwerte die statistischen Kennwerte berechnet werden mussten. Ein solcher statistischer Kennwert ist der so genannte p-Wert, der die Signifikanz eines Ergebnisses widerspiegelt. Auf der Basis dieser signifikanten p-Werte ist eine Liste von 242 Kandidatengenen erstellt worden, die als differentiell exprimiert angesehen werden. Ein Anteil von 54.5% dieser differentiell exprimierten Gene weist kein homologes Protein oder Funktion auf. Diese Tatsache, birgt die Chance sowohl die Existenz dieser ORFs, als auch ihre Funktion aufzuklären. In diesem Zusammenhang wurden für die hypothetischen ORFs OE3107F und OE3136F Deletionsmutanten hergestellt und näher charakterisiert. Dabei wurde festgestellt, dass die Deletionsmutanten R1D3107 und R1D3136 im Vergleich zum WT-Stamm H. sal. R1 deutliche Unterschiede in ihrer Pigmentzusammensetzung aufweisen. Beide Deletionsstämme weisen z.B. einen geringeren Gehalt an Bakteriorhodopsin auf. Somit hat die neu etablierte Methode der DNA-Mikroarray basierten Genexpressionsanalyse dazu beigetragen, zwei bisher unbekannte Kandidaten der Regulation der Expression des Bakteriorhodopsins in H. sal. R1 zu identifizieren. Durch zellfreie in vitro Expression des Gens OE3136F wurde ein möglicher Ansatz zur näheren Charakterisierung und Funktionsaufklärung aufgezeigt. Neben der Herstellung von Deletionsmutanten und deren Charakterisierung, wurde durch die Anwendung einer weiteren Datenanalyse mittels PCA (Hauptkomponentenanalyse) und dem Ansatz die erhobenen Transkriptomdaten auf Stoffwechselwegen abzubilden, zwei weitere denkbare Wege aufgezeigt, aus den ermittelten Expressionsdaten mehr Informationen zu erhalten. Die Ergebnisse aller Transkriptomexperimente für H. sal. R1 stimmen mit den Ergebnissen früherer Arbeiten überein und durch unabhängige Methoden wie RT-PCR, Nothern-Blot-Analysen und Proteomvergleich konnten die Resultate der Expressionsanalysen eindeutig verifiziert werden. Die Konstruktion und Herstellung der H. sal. R1 Gesamtgenom-Mikroarrays und Ausarbeitung eines Standardprotokolls zur Versuchsdurchführung, bilden die Grundlage aller Transkriptomexperimente der Arbeitsgruppe. Daneben ermöglicht die Schaffung einer bioinformatischen Infrastruktur zur statistisch signifikanten Auswertung der DNA-Mikroarray-Hybridisierungsergebnisse die Erstellung einer Transkriptomdatenbank, die durch Anknüpfung an die bereits vorhandene HaloLex-Datenbank jedem Nutzer für weitere Mikroarray-Experimente mit anderer Fragestellung in leichter Form zur Verfügung steht. Abschließend kann gesagt werden, dass die DNA-Mikroarray basierende Transkriptomanalyse von H. sal. R1 dazu beigetragen hat das Wissen über den Prozess der Anpassung an das phototrophe Wachstum zu erweitern. Die in der Arbeit erhobenen Daten bilden die Grundlage einer Datensammlung, die es zu einem späteren Zeitpunkt ermöglichen wird, über viele verschiedene Experimente hinweg neue Co-Regulationen von Genen zu erfassen und damit neue Gene und Verknüpfungen zwischen Stoffwechselwegen schnell und einfach zu detektieren. Die vorliegende Arbeit kann als Ausgangspunkt für genomweite funktionelle Charakterisierung haloarchaealer Genexpression und ihrer Regulation angesehen werden. Dieser Punkt ist im Hinblick auf die wachsende Bedeutung der Systembiologie von entscheidender Wichtigkeit, denn nur auf der Basis von soliden experimentellen Ergebnissen können Modelle aufgestellt und verbessert werden.

Für den antiproliferativen Effekt der Kombinationstherapie aus UVA-Strahlung mit dem Furocoumarin Psoralen (PUVA) wird die Ausbildung von Doppelstrangvernetzungen (Interstrand Cross Links, ICL) verantwortlich gemacht. Unklar war, ob der PUVA-induzierte Zellzyklusarrest durch Doppelstrangvernetzungen, die die Replikationsgabeln mechanisch behindern, oder durch die Aktivierung von Zellzykluscheckpoints ausgelöst wird. Zellzykluscheckpoints garantieren die Stabilität des Genoms, indem sie die Zellzyklusprogression soweit verlangsamen oder anhalten, dass die Replikation von aufgetretenen DNA-Schäden oder Fehlverteilungen von Chromosomen verhindert werden kann. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass HaCaT-Keratinozyten durch PUVA-Exposition mit S-Phase-DNA-Gehalt arretiert werden. Zellen, die die DNA-Replikation bereits abgeschlossen hatten, waren von der PUVA-Exposition unbeeinträchtigt und durchliefen die Mitose. Zellen, die während der G1-Phase PUVA exponiert worden waren, durchquerten die G1-Phase und arretierten erst in der frühen S-Phase. PUVA induzierte eine schnelle Phosphorylierung der Chk1-Checkpointkinase an Serin 345, die mit einer Abnahme von Cdc25A einherging. Die Chk1-Phosphorylierung, die Abnahme von Cdc25A und der S-Phase-Arrest konnten durch Koffein aufgehoben werden. Dies lieferte den Beweis, dass die Aktivierung von Checkpointsignalkaskaden und nicht eine passive, mechanische Blockierung durch DNA-Doppelstrang-vernetzungen für den PUVA-induzierten Replikationsarrest verantwortlich ist. Die Überexpression von Cdc25A konnte den S-Phase-Arrest nur zum Teil aufheben, woraus sich folgern lässt, dass die Aktivierung von zusätzlichen Signalwegen an der Ausbildung des PUVA-induzierten S-Phase-Arrests beteiligt ist.

Die Entstehung eines frühen Säugerembryos aus je einer Ei- und Samenzelle ist ein zell- und molekularbiologisch bedeutsamer Abschnitt des Fortpflanzungsgeschehens und steht wegen der Fülle möglicher biotechnologischer und therapeutischer Anwendungen vor allem in den Bereichen Zelltherapie und Reproduktionsmedizin im Brennpunkt des wissenschaftlichen Interesses. Dieser Abschnitt ereignet sich auf der zellulären Ebene und lässt sich als gameto-embryonaler Übergang zusammenfassen. Ausgehend von der Auffassung, dass die zeitlich unumkehrbare Generationenabfolge in ihrer Gesamtheit als ein kontinuierlicher Fluss von Zeichenprozessen (Semiosen) angesehen werden kann, stellt sich die Frage, ob der gameto-embryonale Übergang als semiotisches Geschehen interpretierbar ist. Um diese These zu überprüfen, werden zunächst die Grundlagen der Semiotik, die Entwicklung und das Konzept der Biosemiotik, das allgemeine Modell der Semiose nach KRAMPEN und der aktuelle Stand der naturwissenschaftlichen Forschung zum gameto-embryonalen Übergang dargestellt und die hierbei beschriebenen Strukturen und Prozesse diesem allgemeinen Modell eines semiotischen Prozesses zugeordnet. Demnach nimmt die Oozyte als Interpret durch einen semiotischen Kanal das Spermium als Zeichenvehikel wahr und das rezipierte Zeichen wird in Form des männlichen Vorkerns im oozytären Organismus repräsentiert. Dieses Ereignis markiert den Subjektwechsel von der reifen Oozyte zur Zygote; der zelluläre Organismus der Zygote entspricht wegen seiner maternalen Herkunft im Wesentlichen dem der Oozyte und wirkt als Interpretant. Dieser stellt über die Repräsentation des Objektes im Interpreten – die DNA-Sequenz – gemäß dem genetischen Kode eine Verbindung zu den Genprodukten her, die als das Objekt der Zeichenrelation anzusehen sind. Noch während der Integration paternaler Anteile in das zu bildende embryonale Genom und dessen Aktivierung beginnt mit den Furchungsteilungen die Entwicklung des neu entstandenen Menschen. Die methodenkritische Beurteilung ergibt, dass sich die vorgenommene Interpretation als standardisiertes Verfahren zur Anwendung semiotischer Begriffe in der Biologie eignet und dass der gameto-embryonale Übergang als Zeichenprozess beschrieben werden kann. Daraus folgen Implikationen für verschiede medizinische und philosophische Fragestellungen. Besonders die Reprogrammierung im Rahmen der Konstitution und Aktivierung des embryonalen Genoms, die nicht auf der genetischen Ebene, sondern epi-genetisch erfolgt, offenbart die Notwendigkeit eines Subjektes, das seine Umgebung aktiv interpretiert. Die semiotische Analyse zeigt, dass der zelluläre Organismus der Oozyte den Informationsgehalt des paternalen Vorkerns durch den Prozess des „Empfangens“ im Rahmen der epigenetischen Reprogrammierung aktiv verändert. Nicht das Genom bestimmt die Entwicklung des neuen Organismus, sondern die Interpretation des Genoms durch ein zelluläres Subjekt. Konstruktivistische Grundannahmen sind damit bereits auf dieser Ebene des Lebendigen erkennbar. Die semiotische Interpretation des gameto-embryonalen Übergangs eröffnet ein Verständnis für die Generationenabfolge als Zeichenfluss und lässt damit den einzelnen Menschen als Bindeglied zwischen seinen Eltern und zwischen zwei aufeinander folgenden Generationen erscheinen. Menschliches Leben ist – in immer wiederkehrender Folge – demnach nicht lediglich das Produkt biologischer Abläufe, sondern zugleich das Er-Zeugnis und damit das Zeichen für eine bestimmte, vorausgegangene Paarbeziehung in der menschlichen Sozialwelt. Dieses umfassendere Verständnis menschlichen Lebens nähert sich unserer lebensweltlichen Erfahrung an, begründet eine Sicht des einzelnen Menschen als bio-psycho-soziales Subjekt und fördert damit eine Heilkunde, die sich an den ganzheitlichen Bedürfnissen des Menschen auszurichten hat.

Der Aufbau des Zellkerns und die höheren Organisationsmuster von Chromosomen gehorchen Regeln, die bisher in menschlichen Zellen und Zellen einiger Primaten bestätigt werden konnten. In dieser Arbeit sollte an einem anderen Säuger, der Maus, untersucht werden, in wie weit sich die bisher gewonnenen Erkenntnisse auch auf den molekularbiologisch intensiv studierten Modellorganismus der modernen Genomforschung übertragen lassen. Besonders interessant ist die Frage, weil der Karyotyp der Maus nur akrozentrische Chromosomen enthält und viel homogener in Bezug auf Chromosomengröße und Gendichte ist, als der Karyotyp des Menschen oder verschiedener Primaten. Die letzten gemeinsamen Vorfahren von Mäusen und Menschen lebten vor über 80 Mio. Jahren, in dieser Zeitspanne fanden die zahlreichen Veränderungen am Genom der Maus statt. Die vorliegende Arbeit untersucht, ob Gemeinsamkeiten in Bezug auf die Organisation des Chromatins nachzuweisen sind und ob evolutionär konservierte Organisationsmuster zu finden sind. Die quantitative Untersuchung der Topologie von Chromosomenterritorien und Zentromerregionen erfolgte mit Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung auf Zellkernen von vier Zelltypen der Maus. Auf Kerne von Lymphozyten, Fibroblasten, ES-Zellen und Makrophagen wurden die Territorien von sechs Chromosomen mittels Chromosomen-Paint-Sonden hybridisiert. Das ausgewählte Chromosomenset enthielt genreiche, genarme, große und kleine Chromosomen in verschiedenen Kombinationen. Bilddaten wurden mit einem konfokalen Laser-Scanning-Mikroskop aufgenommen und einer digitalen quantitativen Bildanalyse unterzogen. In allen Mauszelltypen zeigten sich klare Korrelationen zwischen sowohl Gengehalt als auch Größe und radialer Verteilung von Chromosomenterritorien. Bei kugeligen Lymphozytenkernen korreliert die Gendichte stärker mit der radialen Verteilung als es die Chromosomengrößen tun. In Fibroblasten sind beide Korrelationen schwächer, aber nachweisbar, in ES-Zellen sind die Korrelationskoeffizienten wieder etwas höher und für beide Verteilungsmodelle gleich, in Makrophagen überwiegt die größenabhängige Verteilung der Chromosomenterritorien. Das genreichste Chromosom MMU 11 zeigt in den Lymphozyten die meisten Unterschiede zu anderen Chromosomenterritorien, während sich das genarme MMU X in den untersuchten männlichen ES Zellen durch seine extreme Randlage von den anderen unterscheidet. Innerhalb der Fibroblasten und Makrophagen gibt es vergleichsweise wenig signifikante Unterschiede zwischen den radialen Positionen der untersuchten Chromosomenterritorien. Zelltypspezifische Verlagerungen von Chromosomenterritorien zeigten sich auch nach einem Differenzierungsschritt von ES-Zellen zu Makrophagen. Die Lage der Chromozentren ist zelltypspezifisch. Im Gegensatz zu den untersuchten Chromosomenterritorien liegen die Chromozentren in Fibroblasten und Makrophagen in relativ zentralen Positionen. In Lymphozyten sind die Chromozentren am weitesten nach außen zum Zellkernrand gelangt, gefolgt von den ES-Zellen. Die Anzahl der Chromozentren ist ebenfalls zelltypspezifisch. Ausgehend von der Chromozentrenzahl in ES Zellen nimmt die Zahl der Chromozentren in differenzierteren Zellen zu (Lymphozyten, Fibroblasten) oder bleibt gleich (Makrophagen). Aufgrund der Ergebnisse lässt sich ausschließen, dass die äußere Form des Zellkerns alleine für die beobachteten Verteilungsunterschiede verantwortlich ist. Allerdings waren die beobachteten Unterschiede kleiner als bei vergleichbaren menschlichen Zelltypen. Mit ein Grund dafür ist sicher die geringere Variabilität der Chromosomengröße und Gendichte im Genom der Maus. Zellkernvolumina lagen zwischen 470 und 650 µm3. Lymphozyten besitzen im Durchschnitt die kleinsten Kerne der zyklierenden Zelltypen, ES-Zellen die größten. Makrophagen befanden sich in der G0-Phase, ihre Zellkerne waren am kleinsten und wiesen die geringste Standardabweichung auf. Die Analyse der Winkel und Abstände innerhalb der Chromosomenterritorien zeigte eine sehr flexible Positionierung innerhalb der Grenzen radialer Ordnungsprinzipien. Diese Resultate sind unvereinbar mit einem früher vorgeschlagenen Modell der Trennung des parentalen Genoms. Es gibt keine Hinweise für eine Abweichung von einer zufälligen Verteilung, von einer Häufung nahe beieinanderliegender MMU 1 Homologen in Makrophagen abgesehen. Zur Untersuchung der Struktur von Chromosomenterritorien wurden Programme angewandt, bei denen steigende Schwellwerte zu Zerfällen von Objekten führten, die analysiert wurden. Zwei unabgängige Methoden zur Berechnung von Objektzahlen in Bildstapeln führten zu gleichen Ergebnissen. Mit dem Programm OC-2 konnten Unterschiede in der Textur von Chromosomenterritorien bei der Maus innerhalb eines Zelltyps, als auch zwischen Zelltypen festgestellt werden. Dabei wurden die individuellen Chromosomengrößen mit berücksichtigt. Es konnte kein allgemeiner Zusammenhang zwischen den durchschnittlichen maximalen Objektzahlen und dem Gengehalt der entsprechenden Chromosomen festgestellt werden, vielmehr scheint die Textur des Chromatins von noch unbekannten, zelltypspezifischen Faktoren beeinflusst zu sein. Die Analyse der Chromatinstruktur in normalen menschlichen Zelltypen und in Tumorzelllinien mit dem Objektzählprogramm OC-2 ergab allgemein erhöhte Objektzahlen in Tumorzellen, verglichen mit normalen Zelltypen. Davon unabhängig waren auch immer die genreichen HSA 19 durch höhere Objektzahlen charakterisiert als die etwas größeren genarmen HSA 18 in den selben Zell-typen. Vergleiche zwischen den Objektzahlen eines Chromosoms in normalen Zelltypen und Tumorzelllinien ergaben mehr Unterschiede, als Vergleiche nur innerhalb der normalen Zelltypen. Die hier untersuchten Tumorzelllinien weisen eine objektreichere Chromatinstruktur auf, als die ihnen gegenübergestellten normalen Zelltypen.

Die vorliegende Arbeit diente der funktionellen Charakterisierung der Zwei-Komponenten Systeme (ZKS) des halophilen Archaeons Halobacterium salinarum. Von der Existenz mehrerer Histidinkinasen (HK) und Antwortregulatoren (RR) neben dem Chemotaxis-ZKS CheA/CheY weiss man nur aufgrund der Sequenzierung des Genoms. Folglich fehlten bislang funktionelle Beschreibungen dieser Proteine. Die vorgelegte Dissertation begann, diesen Mangel zu beheben. Den Laborversuchen war eine bioinformatische Bestandsaufnahme vorgeschaltet, welche die Sensordomänen der HK, die Effektordomänen der RR und die konservierten ZKS-Domänen beider Proteinklassen nach greifbaren Anhaltspunkten durchforstete. Diese Rasterfahndung vermochte jedoch nur bescheidene Hinweise auf die Funktionen und Wechselwirkungen der HK und RR zu erbringen. Die praktischen Arbeiten zur funktionellen Charakterisierung der halobakteriellen ZKS basierten auf zwei unterschiedlichen Strategien. Der erste Ansatz bestand in dem Versuch einer Funktionszuordnung über die Applikation eines Phosphatmangels, dem alle bislang daraufhin untersuchten Prokaryoten durch eine exklusiv ZKS gesteuerte, differentielle Genexpression entgegenwirken. Im zweiten Ansatz wurde mit OE3855R eine der wenigen HK, deren Primärsequenz einen Hinweis auf die Proteinfunktion lieferte, eingehend biochemisch analysiert. Für die Phosphatmangelversuche musste zunächst geprüft werden, bei welchem Nährstoffangebot H. salinarum in eine Unterversorgung gerät. Den Experimenten zufolge limitiert ein Phosphatgehalt von weniger als 0,5mM im Medium die finale Wachstumsdichte. Die mangelhafte Phosphatversorgung induziert das Gen aph, was zu einer verstärkten Produktion und Sekretion des Enzyms Alkalische Phosphatase führt. Mikroarray-Analysen und RT-qPCR-Experimente deckten auf, dass das halobakterielle Pho-Regulon mehrere ABC-Transportsysteme und verschiedene sekretierte Enzyme umfasst. Über die somit stark verbesserten Phosphataufnahmefähigkeiten hinaus ändert sich die Transkription einer Vielzahl weiterer Gene, wobei es sich wahrscheinlich um sekundäre Effekte handelt. Während der Hungerphase verbraucht H. salinarum drei Viertel seines intrazellulären Phosphatspeichers. Die massive Abnahme des Phosphatvorrats ist nicht nur die Folge der Mangelversorgung, sondern gleichzeitig verantwortlich für die Induktion des Pho-Regulons. Das zuständige Regulatorprotein wurde bislang nicht enttarnt. Durch Konstruktion mehrerer Deletionsstämme konnten klassische ZKS als Signaltransduktoren überraschenderweise ausgeschlossen werden. Die Induktion von Proteinen mit Homologien zu DNA bindenden Bereichen von Transkriptionsfaktoren und zu dem regulatorischen Mediatorprotein PhoU deutet auf einen alternativen Regelkreis hin. Dieser wäre exklusiv für Archaea, da solche PhoU-Chimären ausschließlich in archaealen Genomen zu finden sind. Von der Anpassung des Proteininventars abgesehen orientieren H. salinarum-Zellen ihre Bewegungen an einem Phosphatgradienten. Diese Chemotaxis wird durch Phosphatmangel induziert und durch das Zwei-Komponenten System CheA-CheY vermittelt. Erstmals in einem Archaeon gezeigt, wird die Phosphattaxis von H. salinarum ausschließlich von anorganischem Phosphat ausgelöst. Laut Primärsequenzanalyse besitzt die Histidinkinase OE3855R eine Häm bindende PAS-Domäne (PAS3855) und könnte daher einen Sauerstoffsensor darstellen. Eine heterologe Expression von PAS3855 sollte dieser Hypothese Substanz verleihen. Das exprimierte Polypeptid enthielt geringe Mengen eines Kofaktors, der mittels Absorptionsspektroskopie und LC-MS-Analyse als Häm des Typs B identifiziert wurde. Auf Basis dieses Wissens erfolgte die Rekonstitution der Domäne mit HämB, was die Bildung eines Tetramers induzierte. Die spektroskopische Analyse entlarvte große Ähnlichkeiten zwischen den elektronischen Zuständen der zentralen Häm-Eisenionen von PAS3855 und dem Häm bindenden Redoxsensorprotein Dos aus E. coli. Da die Reduktion von FeIII- zu FeII-PAS3855 die Oligomerisierung der Domäne von einem Tetramer zu einem Dimer veränderte, lag eine redoxabhängige Signalfunktion der Histidinkinase OE3855R nahe. Die Deletion des kodierenden Gens führte zu keinem erkennbaren Phänotyp, weshalb zum gegenwärtigen Zeitpunkt keine Aussage getroffen werden kann, ob diese HK in vivo tatsächlich als Redox- oder auch Sauerstoffsensor fungiert.

HRSV ist eine häufige und weltweit verbreitete Ursache von Infektionen des Respirationstraktes. Es führt zu einer entzündlichen Erkrankung der respiratorischen Schleimhäute mit Mukosaödem, Hypersekretion und Bronchospasmus. Die Übertragung des viralen Erregers erfolgt durch Tröpfcheninfektion oder Kontakt mit kontaminierten Gegenständen. HRSV-Infektionen zeigen die höchste Inzidenz bei Säuglingen, vor allem in den ersten zwei bis sechs Lebensmonaten. Bei 25% bis 40% dieser Säuglinge nimmt die Erkrankung einen schweren Verlauf mit Befall des unteren Respirationstraktes in Form einer HRSV-Bronchiolitis oder -Pneumonie. Bei 0,5% bis 2,0% ist eine stationäre Behandlung im Krankenhaus erforderlich. Die Inzidenz nimmt wegen des zunehmend effektiveren Immunsystems mit dem Alter ab. Erwachsene und ältere Kinder zeigen meist keine Symptome bzw. Symptome einer leichten Erkältung. Reinfektionen im Laufe des Lebens sind häufig. Eine effektive kausale Therapie bei HRSV-Infektionen steht derzeit nicht zur Verfügung. Bei Patienten mit leichtem Krankheitsverlauf ist keine spezielle Behandlung erforderlich, therapiert wird symptomatisch. Aktuell ist keine spezifische Prävention in Form einer aktiven Impfung oder als effektive antivirale Therapie etabliert. Angesichts der hohen Inzidenz von HRSV-Infektionen und -Reinfektionen sowie der enormen gesundheitlichen und wirtschaftlichen Auswirkungen ist ein effektiver Impfstoff gegen HRSV als Forschungsziel vorrangig. Das Genom von HRSV, das zur Ordnung der Mononegavirales gehört, besteht aus einem negativ-orientierten RNA-Einzelstrang mit einer Länge von 15 222 Nukleotiden (beim A2-Stamm) und kodiert für zehn subgenomische mRNAs in der Reihenfolge 3’-leader, NS1, NS2, N, P, M, SH, G, F, M2(1+2), L, trailer-5’, die zur Expression von elf viralen Proteinen führen: fünf RNP-assoziierte Proteine, das sind das Nukleoprotein N, das Phosphoprotein P, die große katalytische Untereinheit L der RNA-Polymerase und der Transkriptionselongationsfaktor M2-1 sowie das nicht essentielle M2-2-Protein; vier Hüllproteine, dazu zählen das nicht-glykosylierte Matrixprotein M und drei Oberflächenproteine, im Einzelnen das Fusionsprotein F, das Anheftungsprotein G und das kleine hydrophobe Protein SH; zwei Nicht-Strukturproteine NS1 und NS2. NS1 und NS2 zeichnen die Pneumoviren vor allen anderen Viren der Ordnung der Mononegavirales aus. Beide NS-Proteine sind im Virion nur in Spuren nachweisbar, während sie in infizierten Zellen akkumulieren. Die beiden für die Proteine NS1 und NS2 kodierenden, nichtüberlappenden Gene liegen am 3‘-Ende des Genoms direkt im Anschluss an die leader-Region. NS1 und NS2 stimmen in den vier carboxyterminalen Aminosäuren überein, ansonsten weisen sie keine Sequenzähnlichkeiten auf. Das NS1-Gen hat eine Länge von 552 nt und kodiert für ein leicht saures Protein von 139 AS und 15,7 kD. Das NS2-Gen ist 503 nt lang und kodiert für ein basisches Protein von 124 AS und 14,7 kD. Die für die Ordnung der Mononegavirales charakteristische progressive Attenuation der Transkription sowie die Genlokalisation von NS1 und NS2 am 3‘-Ende lassen auf die höchste Transkriptionsrate für NS1- und NS2-mRNA unter den zehn HSRV-mRNA schließen, was auf eine bedeutende Rolle der NS1- und NS2-Proteine in infizierten Zellen hindeutet. NS1 und NS2 antagonisieren im Zusammenwirken die durch alpha-IFN und beta-IFN induzierte antivirale Antwort des Wirtsorganismus. Hierfür ist eine Koexpression beider NS-Proteine unbedingt erforderlich, ein NS-Protein allein zeigt keine derartige Aktivität. Der Mechanismus, mit dem HRSV die IFN-Antwort des Wirtsorganismus umgeht, ist unklar. In dieser Arbeit wurde die Funktion der NS-Proteine von klinischen HRSV-Isolaten aus fünf bis fünfzehn Monate alten Kindern untersucht. Durch die Anzucht der klinischen HRSV-Isolate in HEp-2-Zellkultur unter identischen Bedingungen wurden zunächst patientenabhängige Faktoren ausgeschaltet und damit die Grundlage für die Vergleichbarkeit der Wachstumseigenschaften der Isolate geschaffen. In den daraufhin erstellten Wachstumskurven konnten deutlich voneinander abweichende Wachstumverhalten der Isolate aufgezeigt werden. Der Befund, dass 3/4 der Bronchiolitis hervorrufenden HRS-Viren hohe infektiöse Titer (>106 infektiöse Viruspartikel/ ml an Tag 3) erreichten, während dies nur bei 1/3 der Bronchitis verursachenden Viren zu beobachten war, könnte auf eine Korrelation zwischen Wachstum in vitro und Pathogenität in vivo hindeuten. Um dies zu belegen, müsste eine größere Zahl von klinischen Isolaten analysiert werden. Die beiden Nicht-Strukturproteine versetzen HRSV in die Lage, die antivirale IFN-Antwort der Wirtszelle zu umgehen. Durch Behandlung von Virus-infizierten Zellkulturen mit IFN ließ sich nachweisen, dass alle klinischen HRSV-Isolate die Eigenschaft der IFN-Resistenz gleichermaßen besitzen und erst durch unphysiologisch hohe IFN Dosen eine wesentliche Inhibierung der Virusreplikation erreicht werden kann. Die in gleicher Weise ausgeprägte α-IFN-Resistenz bei den in Virulenz und Wachstumsgeschwindigkeit unterschiedlichen Viren deutete bereits darauf hin, dass diese Resistenz essentiell für alle klinischen RSV-Isolate ist, und dass zusätzliche Faktoren für das Maß der Aggressivität der Erreger verantwortlich sind. Mittels Nukleotid- und Aminosäuresequenzanalysen von NS1 und NS2 konnte dies weitgehend bestätigt werden. Anhand von RNA aus den HRSV-Isolaten wurde mit Hilfe des Enzyms Reverse Transkriptase cDNA von NS1 und NS2 synthetisiert, die nach dem Prinzip der PCR in vitro amplifiziert wurde. In anschließenden Klonierungsarbeiten wurden aus dem Vektor pBluescript II SK (–) und NS1-DNA bzw. NS1+NS2-DNA als Insert Plasmide konstruiert, in denen die Gensequenzen von NS1 und NS2 ermittelt und rechnergestützt in die entsprechenden Aminosäuresequenzen translatiert wurden. Die Analyse der NS-Sequenzen zeigte eine überraschend hohe Konservierung. Die Isolate waren einschließlich des Long-Stamms diesbezüglich untereinander sehr ähnlich. Diese Beobachtung stimmt mit der IFN-Resistenz überein und zeigt die Bedeutung der NS-Proteine. Die Ergebnisse dieser Arbeit deuten darauf hin, dass Abweichungen in den Sequenzen der übrigen Gene sowie patientenbezogene Faktoren wie Abwehrlage und anatomische Beschaffenheit des Respirationstraktes als Grund für die Unterschiede im Schweregrad der HRSV-Infektion eine Rolle spielen. Angesichts der stabilen Koexpression beider Nicht-Strukturproteine und des dadurch bedingten effektiven IFN-Escape sichern die Gene NS1 und NS2 die Überlebensfähigkeit von HRSV in vivo und stellen ebenso geeignete wie interessante Angriffspunkte in der Entwicklung eines attenuierten Lebendimpfstoffs dar.

Das zur Familie der Herpesviridae, Unterfamilie Gammaherpesvirinae, gehörende murine Herpesvirus 68 (MHV-68) besitzt mit 118 kbp wie die zu den Betaherpesvirinae gehörenden murinen und humanen Cytomegalieviren (MCMV und HCMV) mit ca. 230 kbp ein sehr großes Genom. Die Mehrzahl der 80 offenen Leserahmen wurde noch nicht charakterisiert. Zur Untersuchung dieser Gene ist die zufällige Herstellung viraler Mutanten die effiziente Methode, um zu neuen Erkenntnissen bezüglich ihrer Funktion zu gelangen. Aufgrund des großen Anteils nicht oder nur wenig charakterisierter Gene am viralen Genom und der oftmals nur geringen Homologie zu offenen Leserahmen anderer nah verwandter Herpesviren ist für MHV-68 ein Verfahren der „forward genetics“ diejenige Möglichkeit, welche den größten Erfolg verspricht. Dies beinhaltet eine ungezielte Mutagenese des viralen Genoms mit blinder Rekonstitution und nachfolgender Charakterisierung derjenigen Rekombinanten, welche einen interessanten Phänotypen zeigten. Bisher war die Herstellung rekombinanter MHV-68-Klone sehr arbeitsintensiv, da man diese gänzlich mit den Mitteln durchführen musste, welche die Methodik der Zellkultur zur Verfügung stellte. Aufgrund der Klonierung des MHV-68-Genoms als ein künstliches bakterielles Chromosom (BAC), der Etablierung des Verfahrens der Transposonmutagenese und mittels der Möglichkeit der Rekonstitution viraler Rekombinanten durch invasive Bakterien wurde diese Methode der klassischen oder forward genetics möglich. In dieser Arbeit wurde erstmals eine Mutagenese des Genoms von MHV-68 durchgeführt, die resultierenden viralen Rekombinanten rekonstituiert und einer phänotypischen Untersuchung unterzogen. Hierbei wurde das Wachstum der Mutanten auf sechs verschiedenen Zelllinien verglichen. Dies sollte grob augenscheinliche Unterschiede der rekombinanten Viren im Vergleich zu einer Wildtyp-Kontrolle nachweisen, wobei die von Brune et al. bereits etablierte Methodik an die Erfordernisse des MHV-68-Genoms angepasst werden konnte. Bezüglich des viralen Wachstums in Endothelzellen auffällig erscheinende Mutanten zeigten eine Häufung der Tn-Insertionen in der Genregion um ORF 10. Wachstumskurven bestätigten die Rolle von ORF 10 für die Fähigkeit des Virus in Endothelzellen zu replizieren. Dieses ist der erste Hinweis für eine interessante biologische Funktion dieses viralen ORFs, die in weiteren Arbeiten zu sichern und zu analysieren ist.

Morphologie und Dynamik der Mitochondrien spielen eine wichtige Rolle für die Vererbung der Organellen und die korrekte Ausübung ihrer physiologischen Pflichten. Über die molekularen Mechanismen, die der Gestaltgebung und Dynamik der Mitochondrien zugrunde liegen, ist relativ wenig bekannt. In der Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae als Modellorganismus wurden einige Proteine identifiziert – das Verständnis vieler Prozesse, wie z. B. Fusion, Teilung und Bewegung der Mitochondrien, stellt jedoch nach wie vor eine Herausforderung für die zellbiologische Forschung dar. Im ersten Teil der vorliegenden Arbeit wurde ein innovativer Ansatz verfolgt, um neue mitochondriale Morphologiekomponenten in S. cerevisiae zu identifizieren. Dabei wurde eine Stammsammlung verwendet, die Deletionsmutanten sämtlicher nicht-essentieller Hefegene enthält. Diese Stämme wurden systematisch durch Fluoreszenzmikroskopie nach Mutanten durchsucht, die eine veränderte mitochondriale Morphologie aufweisen. Dadurch konnte die Anzahl der bekannten Proteine, die einen Einfluss auf die mitochondriale Morphogenese besitzen, von bis dato neun auf 24 erhöht werden. Fünf der neuen Komponenten, von denen zehn bislang gänzlich uncharakterisiert waren, wurden im Rahmen der vorliegenden Arbeit entdeckt. Für eine eingehende Analyse im zweiten Teil der vorliegenden Arbeit, wurden die beiden neuentdeckten Proteine Mdm31 und Mdm32 ausgewählt. Diese beiden Proteine sind Mitglieder einer neuen Proteinfamilie und liegen als höhermolekulare Proteinkomplexe in der mitochondrialen Innenmembran vor, die transient miteinander interagieren. Die Topologie von Mdm31 und Mdm32, deren Hauptteil im Intermembranraum liegt, ist ein Hinweis auf eine mögliche Kooperation der beiden Proteine mit Komponenten der mitochondrialen Außenmembran. Deletionsmutanten von MDM31 und MDM32 weisen sphärische Riesenmitochondrien auf, deren Motilität drastisch reduziert ist. Durch diesen Motilitätsdefekt kommt es zu einem verringerten Transport der Mitochondrien in die Tochterzellen bei der Zytokinese. Darüber hinaus ist das mitochondriale Genom in Δmdm31- und Δmdm32-Stämmen instabil und geht nach längerem Wachstum auf fermentierbaren Kohlenstoffquellen in einem Teil der Zellen verloren. Ferner ist die Struktur der Nukleoide, in denen die mitochondriale DNA verpackt ist, in diesen Stämmen verändert. Während man in Wildtyp-Zellen 10-15 Nukleoide beobachtet, weisen die Mitochondrien der Deletionsstämme ein oder zwei riesige diffuse DNA-Stukturen auf. Diese strukturellen Veränderungen der Mitochondrien und das Verhalten des mitochondrialen Genoms in den Δmdm31- und Δmdm32-Deletionsmutanten weisen Ähnlichkeiten zu Zellen auf, denen die Außenmembranproteine Mmm1, Mdm10, Mdm12 oder Mmm2 fehlen. Die Deletion von MDM31 oder MDM32 in Kombination mit MMM1, MDM10, MDM12 oder MMM2 ist synthetisch letal, d. h. die Doppelmutanten sind nicht lebensfähig. Dies ist ein Hinweis darauf, dass die beteiligten Komponenten eine Funktion in demselben zellulären Prozess spielen. Wahrscheinlich führt die Addition der Effekte, die die Einzeldeletionen auf die Struktur und Motilität der Mitochondrien haben, zur kompletten Hemmung der Vererbung der Organellen. Damit sind Mdm31 und Mdm32 die ersten mitochondrialen Innenmembranproteine, für die ein funktioneller Zusammenhang mit Komponenten der mitochondrialen Außenmembran bei der Vererbung und strukturellen Integrität der Mitochondrien gezeigt werden konnte. Ferner sind sie die ersten Proteine der mitochondrialen Innenmembran, die Einfluss auf die Struktur und Stabilität des mitochondrialen Genoms nehmen.

Die Transplantation gesunder Organe, insbesondere der Nieren, zur Therapie unheilbarer Erkrankungen stellt eine der bedeutendsten Errungenschaften der modernen Medizin dar. Die zur Vermeidung der Organabstoßung erforderliche langzeitige Immunsuppression bein-haltet jedoch auch ein gegenüber der Normalbevölkerung erhöhtes Risiko für die Entstehung maligner Erkrankungen, so vor allem von Plattenepithelkarzinomen der Haut und malignen Lymphomen. Auffällig ist weiterhin auch die vermehrte Aggressivität dieser Malignomerkran-kungen, die sich in rascher Progredienz und Metastasierung und damit verbundener erhöhter Letalität äußert. Als mögliche Ursache dieser Phänomene kommen eine erhöhte Mutagen-sensitivität der DNS, wie auch eine reduzierte Reparaturkapazität der DNS-Reparaturmechanismen durch die chronische Behandlung mit immunsuppressiven Medika-menten in Betracht. Ziel dieser Arbeit sollte es daher sein, anhand der etablierten Verfahren Comet Assay und Mikrokerntest, Aussagen über die Reparaturkapazität und die Genomstabilität bei nieren-transplantierten Patienten zu ermöglichen. Untersucht wurde ein Kollektiv von 40 nierentransplantierten Patienten, darunter 21 Männer und 19 Frauen, denen ein Kontrollkollektiv von ebenfalls 21 Männern und 19 Frauen zum Vergleich gegenübergestellt wurde. Als zu untersuchendes Zellmaterial dienten Lymphozy-ten des peripheren Blutes. Der Comet Assay wurde als quantitatives Verfahren zur Bestimmung fremdstoffinduzierter DNS-Schäden an einzelnen, nicht proliferierenden Zellen eingesetzt. Die Untersuchung von DNS-Reparaturereignissen über einen definierten Zeitraum wurde hierdurch ermöglicht. Nach Induktion eines DNS-Schadens durch Zugabe eines mutagenen Agens wurden über einen Zeitraum von 60 Minuten Reparaturereignisse an der DNS von Lymphozyten quantitativ erfasst. Der Mikrokerntest wurde als quantitatives Verfahren zur Untersuchung erhöhter Genomin-stabilität sowohl aufgrund individueller Disposition als auch als Folge der Einwirkung muta-gener Substanzen verwendet. Eine erhöhte Genominstabilität, wie sie in der Bildung von Mikrokernen zum Ausdruck kommt, kann ihre Ursache sowohl in einer erhöhten Mutagen-sensitivität als auch in einem Defizit der DNS-Reparaturmechanismen haben. In der vorliegenden Arbeit wurde der Mikrokerntest an unbehandelten Lymphozyten der Pa-tienten- und der Kontrollgruppe durchgeführt, um Aussagen über die spontane Brüchigkeit des Genoms in beiden Gruppen zu erlauben. Die Ergebnisse der mit der Methode des Comet Assays durchgeführten Lymphozytenrepara-turversuche zeigten bei Nierentransplantierten weder eine erhöhte Sensitivität gegenüber Mutagenen noch eine dem Normalkollektiv gegenüber reduzierte DNS-Reparaturkapazität. Vielmehr wurden beim Vergleich der Mediane der DNS-Migrationen mitunter signifikant ver-minderte Reparaturaktivitäten der Lymphozyten-DNS des Kontrollkollektivs beobachtet. Beim Vergleich der Mittelwerte dagegen ergab sich zu den meisten Versuchszeitpunkten kein sig-nifikanter Unterschied zwischen Nierentransplantierten und Kontrollpersonen. Bei der Durchführung des Mikrokerntests wurden bei Nierentransplantierten wie auch bei Kontrollpersonen keine signifikanten Unterschiede der Mikrokernfrequenzen verzeichnet. Bei den weiblichen Studienteilnehmern fanden sich insgesamt signifikant höhere Mikrokernraten als bei den männlichen, unabhängig davon, ob diese zum Patienten- oder Kontrollkollektiv gehörten. Somit konnte die Hypothese, dass bei Nierentransplantierten mit einer erhöhten Sensitivität der DNS gegenüber schädigenden Substanzen oder mit einer Reduktion der DNS-Reparaturfähigkeit zu rechnen sei, durch die Ergebnisse dieser Studie nicht gestützt werden. Da es sich bei der Karzinogenese jedoch um einen komplexen Prozess handelt, bei dem zahlreiche Faktoren beteiligt sind, kommt auch in Zukunft der Forschung nach möglichen Ursachen große Bedeutung zu. Nur durch Kenntnis der beteiligten Mechanismen und durch die Einschränkung der damit verbundenen Risiken ist ein verbessertes Langzeitüberleben organtransplantierter Patienten möglich.

Die vorliegende Arbeit hatte zum Ziel, (i) die regulatorische Funktion bestimmter integraler Membranproteine im Dictyostelium Zytoskelett und (ii) die biochemische Interaktion einer Kinase eines infektiösen Bakteriums mit Aktin aus der Wirtszelle genauer zu analysieren. (i) Die ubiquitären Mitglieder der CD36/LIMPII-Familie sind integrale Membranproteine, die als Lipidrezeptoren und Zelladhäsionsproteine in der Plasmamembran oder - mit bisher unbekannter Funktion - in Membranen endosomaler Vesikel vorkommen. In Dictyostelium discoideum führte die Inaktivierung eines lysosomalen Membranproteins aus dieser Gruppe zur Suppression des Phänotyps einer Profilin-minus Mutante. Im Zuge der vollständigen Sequenzierung des D. discoideum-Genoms konnte festgestellt werden, daß es neben diesem DdLmpA noch die beiden weiteren homologen Proteine DdLmpB und DdLmpC gibt. Da der Mechanismus der Suppression des Profilin-minus Phänotyps ungeklärt ist, wurden die beiden Isoformen im Rahmen der vorliegenden Arbeit genauer charakterisiert. Sowohl für DdLmpB wie auch für DdLmpC konnte die familientypische Membran-Topologie einer Haarnadelstruktur nachgewiesen werden. Dabei weist die zentrale, lumenale Domäne beider Proteine zahlreiche Glykosylierungen auf. Durch Immunofluoreszenz und Saccharosegradienten wurde die Lokalisation der drei Isoformen an endolysosomalen Vesikeln nachgewiesen. Es stellte sich dabei heraus, daß die drei DdLmp-Proteine in unterschiedlichen Vesikelpopulationen auftraten. Auch “pulse-chase“-Experimente mit TRITC-Dextran und nachfolgender Markierung der Vesikel mit DdLmp-spezifischen Antikörpern ergaben unterscheidbare Zeitmuster für die Rekrutierung der Membranproteine in Vesikeln. Die für DdLmpA oft beobachtete Kolokalisation mit Makropinosomen konnte z.B. für DdLmpB und DdLmpC nur selten festgestellt werden. Nach zahlreichen Versuchen und der Konstruktion von verschiedenen Vektoren konnte am Ende der praktischen Arbeiten eine DdLmpB-minus Mutante im Wildtyp-Hintergrund isoliert werden. (ii) Im zweiten Teil der Arbeit wurde die in der Literatur beschriebene Interaktion zwischen Aktin und der Kinase YopO, die durch Yersinia enterocolitica als Effektorprotein in die Wirtszelle transloziert wird, biochemisch genauer untersucht. Es konnte festgestellt werden, daß G-Aktin und nicht F-Aktin für die Aktiverung der YopO-Kinase verantwortlich ist. Dabei tritt Nichtmuskel-Aktin im Vergleich zum Muskel-Aktin als ein deutlich besserer Aktivator von YopO auf. Obwohl die aktivierte Kinase in vivo das Aktin-Zytoskelett beeinflußt, ist Aktin offensichtlich kein Substrat von YopO. Mittels Fluoreszenzspektroskopie konnte gezeigt werden, daß sowohl die native Kinase YopO als auch das durch Punktmutation inaktivierte YopO K269A die Polymerisierungskinetik von Aktin behindern. Für eine mutmaßliche Aktin-Binderegion von 20 Aminosäuren aus dem C-terminalen Ende konnte hingegen kein Effekt beobachtet werden. Der Einfluß von aktinbindenden Proteinen, aktinmodifizierenden Substanzen und YopO-bindenden GTPasen auf die Aktivierung der Kinase durch Aktin deutet darauf hin, dass die Aktivität der Kinase in der Wirtszelle nicht nur durch Aktin alleine, sondern auch durch weitere Zytoskelett-Komponenten reguliert wird.

Nach der kompletten Sequenzierung des menschlichen Genoms im Rahmen des „Human Genome Project“ sind sich die Experten einig, dass die Forschung sich nun den Vorgängen der komplexen Regulationsnetzwerken auf der Proteinebene widmen muß. Die Proteomforschung bedient sich dabei der möglichst optimalen und quantitativen Auflösung von komplexen Proteingemischen. Um dies zu ereichen werden die Proteine mittels zweidimensionaler Gelelektrophorese (2D-SDS-Polyacrylamidgel-Elektrophorese) aufgetrennt. Im Rahmen der vorliegenden Promotion sollten am Beispiel ausgewählter relevanter Blutplasmaproteine das Phänomen der „ladder of spots“ untersucht werden. Dies sind Leitern von Proteinspots, die einem einzigen Protein zugeordnet werden können, sich jedoch in der ersten Dimension, der isoelektrischen Fokussierung (IEF) aufgrund ihrer Nettoladung unterscheiden und aufgetrennt werden. Vor allem in 2D-Gelen von Blutplasma sind eine ganze Reihe solcher Leitern zu beobachten, und in der Regel werden sie durch posttranslationale Modifikationen wie Glykosylierungen oder Phosphorylierungen verursacht. In der vorliegenden Arbeit konnte jedoch der Einfluss von Alterungsprozessen auf der Proteinebene nachgewiesen werden, der zu der Veränderung dieser Proteine in Form von Deamidierungen der Asparagin- und Glutaminaminosäuren beiträgt. Der Mechanismus der Alterung wurde ebenfalls genauer untersucht, da diese Art von Modifikationsreaktion in der Natur sowohl chemisch als auch enzymatisch ablaufen kann. Hier spielt natürlich auch die Art und Weise der Probenvorbereitung eine große Rolle bei möglichen posttranslationalen Modifikationen. Einen weiteren Schwerpunkt dieser Arbeit bildete die Klonierung eines der ausgewählten Proteine (ß2-Microglobulin) in E.coli mittels molekularbiologischer Techniken. Ziel der Klonierung war es festzustellen, zu welchem Zeitpunkt die zuvor entdeckten posttranslationale Modifikation im Rahmen der natürlichen Alterung von Proteinen auftritt.

Nach der Aufklärung der Basenabfolge des Genoms von Saccharomyces cerevisiae ist die Funktion der 30.000-40.000 Gene und insbesondere das Zusammenspiel der Regulation der einzelnen Gene ein zentrales Thema der Molekularbiologie. Die DNA eukaryonter Zellen liegt durch Bindungen an Histon-Proteine im Zellkern als Chromatin vor. Die Chromatinstruktur dient nicht nur der Komprimierung der DNA auf engstem Raume, sondern hat auch starke Auswirkungen auf die Funktion der DNA. So müssen Gene bei ihrer Aktivierung durch Veränderung ihrer Chromatinstruktur, die bis zur Ablösung der Histone führen kann, den für die Transkription benötigten Enzymen und Faktoren erst zugänglich gemacht werden. Das PHO5-Gen der Hefe Saccharomyces cerevisiae stellt ein sehr gut untersuchtes Modell dar, bei dem Veränderungen der Chromatinstruktur genau untersucht und mit dem funktionellen Zustand des Gens korreliert worden sind. PHO5 kodiert für eine saure Phosphatase, die bei Verbrauch der Phosphatreserven der Zelle in den periplasmatischen Raum sezerniert wird, um aus dort eventuell vorhandenen organischen Phosphatverbindungen Phosphat zu gewinnen. Ist im Medium genügend Phosphat vorhanden, ist PHO5 reprimiert. In diesem Zustand ist die Chromatinstruktur des PHO5-Promotors durch vier dicht aufeinander folgende Nukleosomen gekennzeichnet, wodurch der Promotor Enzymen und regulatorischen Proteinen allgemein schlecht zugänglich ist. Nur zwischen dem zweiten und dem dritten Nukleosom ist die dichte Anordnung der Nukleosomen durch einen etwa 70 bp langen gut zugänglichen Bereich unterbrochen. In dieser sogenannten hypersensitiven Region bindet bei Phosphatmangel der aktivierende Transkriptionsfaktor Pho4 gemeinsam mit dem Faktor Pho2 an ein UAS-Element und induziert die PHO5-Expression. Dabei lösen sich die vier Nukleosomen vom DNA-Strang ab. Sin4 ist ein Transkriptionsfaktor der Hefe Saccharomyces cerevisiae, der auf mehrere Promotoren zumeist reprimierenden Einfluss ausübt. Ausgangspunkt der hier vorliegenden Arbeit war der Befund, dass in Abwesenheit von Sin4 die Gegenwart der prokaryontischen lacZ Sequenz stromaufwärts des PHO5-Promotors zu einer Derepression des PHO5-Gens führt, und zwar in Gegenwart von Phosphat, also unter eigentlich reprimierenden Bedingungen. Dieser Effekt wurde ursprünglich bei der Verwendung der kodierenden Sequenz von lacZ als dem PHO5-Promotor nachgeschalteten Reporter-Gen in sin4-Hefezellen entdeckt. Eine Frage der hier vorliegenden Arbeit galt der Ursache der Derepression von PHO5 durch die lacZ kodierenden DNA-Sequenz. Dazu interessierte uns, ob die Derepression ein spezielles Phänomen der lacZ-Sequenz ist oder ob es sich hierbei eher um eine allgemeine Eigenschaft von DNA-Fragmenten handelt. Außerdem interessierte uns, ob die Herkunft der DNA aus prokaryonten oder eukaryonten Zellen eine Rolle spielen könnte. Dazu wurde jeweils eine große Anzahl zufällig ausgewählter DNA-Fragmente einer Länge zwischen 900bp und 1200bp aus den Genomen der Hefe Saccharomyces cerevisiae und der Bakterien Escherichia coli und Micrococcus lysodeikticus an entsprechender Stelle vor den PHO5-Promotor integriert. Die so konstruierten Plasmide wurden in einen Hefestamm transformiert, in dem das SIN4-Gen zerstört worden war. Insgesamt wurden 400 Klone mit integrierten Hefe-DNA-Fragmenten, 300 Klone mit integrierten M. lysodeikticus-DNA-Fragmenten und 14 Klone mit integrierten E. coli-DNA-Fragmenten untersucht. Die Bestimmung der Phosphatase-Aktivitäten der einzelnen Klone ergab für fast alle Plasmide mit integrierten E. coli- und M. lysodeikticus-DNA-Fragmenten eine erhöhte Aktivität trotz phosphatreichen Mediums. Im Gegensatz dazu zeigten die wenigsten Plasmide mit integrierten Hefe-DNA-Fragmenten eine Erhöhung der PHO5-Expression unter denselben Bedingungen. Von den insgesamt 400 getesteten Plasmiden wiesen nur neun eine gesteigerte PHO5-Expression auf. In allen Fällen, also für alle E. coli-, M. lysodeikticus- und Hefe-DNA-Fragmente, wurde nur in Abwesenheit von Sin4 eine erhöhte Phosphatase-Aktivität gemessen. Bei seiner Anwesenheit wurden in phosphatreichem Medium nie gesteigerte Aktivitäten beobachtet. Diese Ergebnisse zeigen deutlich, dass die hier beobachtete Derepression typischerweise eine Eigenschaft prokaryonter DNA ist. Nur ein Bruchteil der eukaryonten DNA-Fragmente aus dem Hefe-Genom führt zu einer Derepression der Promotoraktivität, während dies nahezu alle prokaryonten DNA-Fragmente aus Escherichia coli- bzw. Micrococcus lysodeikticus tun. Um die neun Hefe-DNA-Fragmente, die zu einer Aktivierung des PHO5-Promotors führten, auf eventuelle Besonderheiten zu untersuchen, wurden ihre DNA-Sequenzen bestimmt und analysiert. Außerdem wurden noch zwei E. coli-DNA-Fragmente sequenziert, die zu keiner gesteigerten PHO5-Expression geführt haben. Diese sehr eindeutigen Ergebnisse werfen Fragen nach dem zugrunde liegenden Mechanismus auf. Eventuelle DNA-Methylierungen oder kryptische Promotoren schieden als Erklärung des Phänomens aus. Unterschiede des G-C-Gehalts der einzelnen DNA-Fragmente könnten besonders für die prokaryonte DNA teilweise eine Erklärung liefern. Die beiden prokaryonten Genome haben mit 51% bzw.72% einen wesentlich höheren G-C-Gehalt als das Hefegenom mit 38%. Besonders die beiden E. coli-DNA-Fragmente, die zu keiner gesteigerten PHO5-Expression führten, besitzen einen wesentlich geringeren G-C-Gehalt als der Durchschnitt des gesamten E. coli-Genoms (44,7% bzw. 38,0% im Vergleich zu 51%). Eukaryonte DNA besitzt in ihrer Sequenz im Gegensatz zu der aus Prokaryonten eine gewisse Periodizität, die sich etwa alle 10,5bp wiederholt und die Ausbildung von Nukleosomen erleichtert. Das Fehlen dieser Periodizität in prokaryonter DNA könnte sich ebenfalls auswirken, z.B. über eine labile Chromatinstruktur, die sich auch auf den benachbarten PHO5-Promotor auswirkt und dadurch eine Dereprimierung von PHO5 in sin4-Zellen auslöst. Die Dereprimierung des PHO5-Promotors durch die wenigen Hefe-DNA-Fragmente trotz reprimierender Bedingungen könnten aufgrund anderer Mechanismen zustande zu kommen. Die neun Hefe-DNA-Fragmente, die zu einer Aktivierung des PHO5-Promotors führten, zeigten auch keinen vom Hefegenom abweichenden G-C-Gehalt. Es ist auffällig, dass alle 9 DNA-Fragmente intergenische Bereiche enthalten. In diesen Bereichen gibt es oft regulatorische Elemente, die häufig in hypersensitiven Regionen gefunden werden. Hypersensitive Regionen sind nicht in Nukleosomen gepackt und könnten dadurch auch die umgebene Chromatinstruktur beeinflussen. Unabhängig von den mechanistischen Überlegungen zeigen diese Untersuchungen, dass die Aktivität eines Promotors von der Umgebung beeinflusst werden kann und dass daher der Einsatz von heterologen Reportergenen mit Vorsicht betrachtet werden muss.

In dieser Arbeit wurde die Methode der subtraktiven Hybridisierung angewandt, um neue Virulenzfaktoren zu finden, die spezifisch für hochpathogene Yersinia enterocolitica Stämme sind. Hierfür wurde die DNA eines nicht pathogenen „Treiber”-Stammes (Y. enterocolitica NF-O, Biotyp 1A) gegen die DNA eines hochpathogenen „Tester”-Stammes (Y. enterocolitica WA-314, Biotyp 1B) subtrahiert. Mit Hilfe der subtraktiven Hybridisierung konnten verschiedene Tester-spezifische Sequenzen ermittelt werden, die sowohl für bereits bekannte als auch neue potentielle Virulenzmarker kodieren. In dieser Arbeit konnte ein neues TypII-Sekretionscluster, genannt yts1 (Yersinia TypII Sekretion 1), ermittelt werden. Das yts1-Gencluster umfasst ein 13 kb großes Operon-ähnliches Modul, welches die Gene yts1C-S enthält. Mittels reverser Transkription/PCR konnte eine bevorzugte Transkription bei 37 °C gezeigt werden. Southern Blot-Analysen sowie PCR haben gezeigt, dass das yts1-Gencluster nur in den hochpathogenen Y. enterocolitica Stämmen vorkommt. Dagegen sind yts1-Gene weder in schwachpathogenen sowie apathogenen Y. enterocolitica Stämmen noch in Y. pseudotuberculosis- und Y. pestis-Isolaten zu finden. Durch Inaktivierung des yts1E-Gens in Y. enterocolitica wurde eine Mutante hergestellt und hinsichtlich Mauspathogenität mit dem Mutterstamm verglichen. Bei oraler Infektion der Mäuse erwies sich die yts1E-Mutante als attenuiert (geringere Keimzahlen) in Leber und Milz im Vergleich zum Mutterstamm. Im Gegensatz dazu konnte bei intravenöser Infektion der Mäuse kein Unterschied zwischen Mutante und Mutterstamm festgestellt werden. Dies könnte ein Hinweis darauf sein, dass das TypII-Sekretionssystem die Erregerdissemination von den Peyer-Plaques in Milz and Leber fördert. Das yts1-Sekretionscluster grenzt stromabwärts an ein Gen, welches für ein potentielles Chitin-Bindungsprotein (ChiY) kodiert. ChiY ist ein mögliches Substrat des Yts1-Sekretons. Sequenzanalysen sagen voraus, dass ChiY ein 55-kDa Protein mit zwei definierten Chitin-Bindungsdomänen ist, von denen sich die eine Domäne am N- und die andere am C-Terminus des Proteins befindet. Es konnte gezeigt werden, dass rekombinantes ChiY Chitin bindet. Sequenzanalysen des zugänglichen fast kompletten Genoms von Y. enterocolitica 8081 (Biotyp 1B) führten zum Nachweis eines möglichen zweiten TypII-Sekretionscluster, das in dieser Arbeit als yts2 bezeichnet wird. Wie mittels PCR gezeigt werden konnte, kommt yts2 - im Gegensatz zu Y. pseudotuberculosis und Y. pestis - in allen getesteten pathogenen und apathogenen Y. enterocolitica-Stämmen vor. Reverse Transkriptionsanalysen/PCR zeigten, dass die yts2 - Gene bevorzugt bei 27 °C abgelesen werden. Mittels subtraktiver Technik konnte auch ein neues Insertionselement (IS1330) charakterisiert werden. Durch Southern Blot-Analysen konnte gezeigt werden, dass IS1330 nur in pathogenen Y. enterocolitica Serotypen vorkommt und somit für die epidemiologische Typisierung dieser Spezies eingesetzt werden kann. Diese Arbeit repräsentiert einen neuen Ansatz zur Aufklärung von unterschiedlichen intraspezifischen Genomsequenzen von Y. enterocolitica mit Hilfe der subtraktiven Hybridisierung, um unser Verständnis der genetischen Vielfalt und Heterogenität dieser bakteriellen Spezies zu erweitern. Das zum ersten Mal hier beschriebene yts1-Cluster repräsentiert einen neuen Lokus, der eine wichtige Rolle für die Pathogenese der hochpathogenen Y. enterocolitica Stämme spielt.

Ziel dieser Arbeit war es, mit Hilfe von Mutanten den Einfluss der Proteine BALF1, BHRF1 und LMP2A von Epstein-Barr Virus (EBV) auf die B-Zell-Immortalisierung zu bestimmen. Diese EBV Mutanten bilden die Grundlage zur Funktionsanalyse der Genprodukte in infizierten humanen B-Zellen, die durch die Infektion mit EBV als stabile B-Zelllinien in vitro proliferieren und latent, d.h. ohne Virus zu produzieren, mit EBV infiziert sind. Die Einzeldeletionen von BALF1 oder BHRF1 im Genom von EBV zeigen keinen Einfluss auf die Effizienz, mit der solche B-Zelllinien entstehen. Die in beiden Genen deletierte Mutante ist dagegen nicht mehr in der Lage, die Proliferation von BLymphozyten zu induzieren. Eine LMP2A Deletionsmutante ist gegenüber Wildtyp EBV in dieser Eigenschaft deutlich beeinträchtigt. LMP2A induziert in frisch infizierten B-Lymphozyten die Expression von EBV Genen, die nicht zur Gruppe der latenten Genprodukte gehören, sondern nur während der Virusproduktion transkribiert werden. Allerdings werden keine Viren gebildet, da der lytische Zyklus nicht vollständig durchlaufen wird. Ebenso unerwartet ist die Expression des anti-apoptotischen Proteins BHRF1, das auch zu den lytischen Genen gehört und dessen Expression kurz nach der Infektion primärer B-Zellen nachzuweisen war. Diese Ergebnisse führten im Rahmen dieser Arbeit zu der Hypothese eines dritten Infektionsmodus von EBV: die Initiation der Latenz. Dabei wird die Apoptose in der infizierten Zelle durch BHRF1 verhindert, bis die Latenz etabliert ist. Später können anderen Proteinen von EBV wie z.B. LMP1, dessen antiapoptotische Eigenschaften bereits beschrieben ist, diese Aufgaben übernehmen. Der bisher ungeklärte Mechanismus der Replikation des viralen Genoms von einem auf bis zu mehreren Hundert Kopien ist während der Initiation der Latenz durch einen der lytischen Replikation ähnlichen Vorgang zu erklären. LMP2A wurde bisher immer mit der Unterdrückung des lytischen Zyklus und der Aufrechterhaltung der Latenz in der infizierten Zelle in Verbindung gebracht. Um die Funktion dieses Proteins besser untersuchen zu können, wurde ein konditionales LMP2A Zellsystem entwickelt. Dieses Systems ermöglicht eine kontrollierte LMP2AAktivierung, um die induzierten Signalwege und Zielgene von LMP2A in der Zelle zu identifizieren.

1. Der Aufbau des Membranpotentials und die ATP-Synthese in H. halophilus wurden durch Cl- nicht beeinflußt. Zusammen mit den Ergebnisse früherer Studien gibt es keinen Hinweis darauf, daß Cl- an der primären Bioenergetik von H. halophilus beteiligt ist. 2. Es wurde ein unter Hochsalzbedingungen induziertes, Cl--abhängiges Transportsystem für das kompatible Solut Betain identifiziert und charakterisiert. Dieses System transportiert Betain mit einer maximalen Geschwindigkeit von Vmax.= 14,0 ± 0,2 nmol/min x mg Protein und hat einen Km-Wert für Betain von 72,8 ± 10,4 µM. Die Ergebnisse der durchgeführten Hemmstoffstudien deuten darauf hin, daß die Betain-Aufnahme in H. halophilus über einen primären Transportmechanismus erfolgt. 3. Die Beweglichkeit von H. halophilus auf Weichagarplatten zeigt eine klare Cl--Abhängigkeit. In elektronenmikroskopischen Untersuchungen konnte festgestellt werden, daß die Flagellenbildung in H. halophilus Cl--abhängig ist. Das Flagellin wurde gereinigt, und es wurde ein spezifisches Antiserum dagegen hergestellt. 4. Immunologische Analysen ergaben, daß die Synthese des Flagellins Wachstumsphasen-abhängig war. In der log-Phase und in der frühen stationären Phase wurden große Mengen an Flagellin nachgewiesen, während die Flagellinkonzentration in der späten stationären Phase zurückging. Interessanterweise war die Flagellinsynthese zu jedem Zeitpunkt des Wachstums Cl--abhängig; in Abwesenheit von Cl- war kein Flagellin nachzuweisen. Dies ist der erste Nachweis einer Cl--abhängigen Proteinproduktion in einem Prokaryonten. 5. Es wurde eine Plasmid-Genbank aus chromosomaler DNA von H. halophilus generiert, die 5807 Klone mit einer durchschnittlichen Fragmentgröße von 4415 Bp enthält. Dies entspricht einer Wahrscheinlichkeit von 99,8%, daß sämtliche Bereiche des Genoms von H. halophilus abgedeckt wurden. Die für das Flagellin (fliC) und die β-Untereinheit der F1FO-ATP-Synthase (atpD) aus H. halophilus kodierenden Gene wurden mit Hilfe von Koloniehybridisierungen in der Genbank identifiziert. Anschließend wurden Teile dieser Gene kloniert und sequenziert. 6. Northern-Blot- und RT-PCR-Analysen zeigten, daß die Transkription von fliC durch Cl- um den Faktor 2 stimuliert wird. Dies ist der erste Nachweis einer durch Cl- stimulierten Transkription eines Gens mit bekannter Funktion. 7. Versuche zur Substitution von Cl- durch kompatible Solute ergaben, daß Glutamat, Succinat und Fumarat die Cl--Abhängigkeit des Wachstums von H. halophilus aufheben können. Für Glutamat wurde gezeigt, daß dies auf die nicht Cl--abhängige Aufnahme von Glutamat zurückzuführen ist. Für die Beweglichkeit und die Flagellinsynthese wurde gezeigt, daß Glutamat Cl- nicht effektiv substituieren kann. 8. Mit Hilfe von 2D-gelelektrophoretischen Studien konnten 5 weitere Cl-- abhängig synthetisierte Proteine in H. halophilus nachgewiesen werden. Die Identifizierung dieser Proteine erfolgte durch N-terminale Sequenzierung und nachfolgender Suche nach ähnlichen Proteinen in Datenbanken. Zwei davon, YvyD und SodA, gehören zum σB-Regulon von B. subtilis. YvyD ist von besonderem Interesse, da es als σ-Faktor modulierendes Protein an der Cl-- abhängigen Signaltransduktionskette, die von der Wahrnehmung des Reizes zur Genexpression führt, beteiligt sein könnte. Ein drittes Protein (YhfK) ist Aspartatund Glutamat-Semialdehyd-Dehydrogenasen sehr ähnlich. Das vierte Protein ist der ATP-bindenden Untereinheit verschiedener ABC-Transporter sehr ähnlich. Das fünfte identifizierte Protein, LuxS, ist in Gram-negativen an der Biosynthese von Autoinduktoren beteiligt. 9. Teile der Gene, die in H. halophilus für YvyD bzw. LuxS kodieren, wurden mit Hilfe von degenerierten Oligonukleotiden per PCR amplifiziert, kloniert und sequenziert. 10. In Wachstumsversuchen konnte gezeigt werden, daß 11 von 44 darauf untersuchten Arten Gram-positiver und Gram-negativer Bakterien eine Cl-- abhängige Osmotoleranz aufweisen. Dies waren: Aeromonas hydrophila, Bacillus megaterium, Bacillus subtilis, Corynebacterium glutamicum, Escherichia coli, Paracoccus denitrificans, Proteus mirabilis, Proteus vulgaris, Staphylococcus aureus, Thermus thermophilus und Vibrio fischeri.