Untersuchung zur Regulation der Interferonexpression durch das murine Interferon-induzierbare Protein IFI203

Eine effiziente Immunantwort auf Pathogene erfordert die konzertierte Aktion eines komplexen Netzwerkes aus Zellen und löslichen Faktoren, wobei der Zytokinfamile der Typ-I-Interferone eine zentrale Rolle zukommt. Zu diesem Zweck beruft sich das angeborene Immunsystem auf eine Reihe von sogenannten pattern recognition receptors (PRRs). Es handelt sich hierbei um evolutionär hochkonservierte Rezeptoren, welche die Anwesenheit von mikrobiellen Pathogenen zuverlässig antigenspezifisch erkennen, um dann eine rasche Interferonantwort auszulösen. Die meisten PRR-Signalwege, die bisher bekannt sind, werden durch die Erkennung von Nukleinsäuren angestoßen. Darüber hinaus wird Interferon auch durch die zytosolische Detektion von zyklischen di-Nukleotiden induziert. Man weiß heute, dass zyklische di-Nukleotide direkt an das am Endoplasmatischen Retikulum lokalisierte Protein STING binden, welches dann über die Kinase TBK1 und den Transkriptionsfaktor IRF-3 eine Interferonantwort evoziert. Die Feinregulation der STING-abhängigen Interferoninduktion ist aber bis heute noch nicht im Detail verstanden. Mit Hilfe eines genomweiten RNAi-Screens konnten wir das PYHIN-Protein IFI203 als funktionelle Komponente der STING-abhängigen Interferonantwort identifizieren. Das Ziel der vorliegenden Arbeit sollte es nun sein, die Bedeutung von IFI203 in vitro und in vivo zu validieren

Einfluss natriumarmer Schmelzsalze und alternativer Agenzien auf die technofunktionellen Eigenschaften von Analogkäse

Ziel der Dissertation war es, die Auswirkungen von Schmelzsalzkombinationen mit variierenden Ionenarten und -konzentrationen sowie den Einfluss weiterer Agenzien auf die techno- und trophofunktionellen sowie sensorischen Eigenschaften analoger Schmelzkäse zu untersuchen. Die Untersuchungen haben erstmals deutlich gemacht, dass Kombinationen aus Natriumpolyphosphaten unterschiedlicher Kettenlänge und Trikaliumcitrat geeignete Alternativen zu den gängigen Standardschmelzsalzen darstellen. Um den erforderlichen Ionenaustausch im Produkt zu gewähren, muss eine Mindestkonzentration von 0,13 % Natrium und 0,18 % Phosphat in der Rezeptur enthalten sein. Die in diesen Untersuchungen erarbeiteten optimierten Schmelzsalzkombinationen ermöglichen eine Reduzierung des Natriumgehaltes von über 70 %. Die zusätzliche Verwendung funktioneller Caseinophosphopeptide kann ebenfalls zu einer Reduzierung natriumhaltiger Schmelzsalze genutzt werden. Optimierte Konzentrationen an Natriumpolyphosphat und Trinatriumcitrat ermöglichen auf diese Weise eine Reduzierung des Natriumgehaltes von 40% und eine Gesamtsschmelzsalzreduzierung von 60 %. Die Verwendung von Caseinophosphopeptiden führt darüber hinaus zu einer Verbesserung der trophofunktionellen Eigenschaften analoger Blockschmelzkäse. Die Arbeiten zum Austausch von Schmelzsalzen mit Hilfe calciumreduzierter Milchsalzlösungen zeigen dagegen keine Möglichkeit den Natriumgehalt in Analogkäse zu reduzieren, weil das freie Calcium nicht ausreichend ausgetauscht werden kann und die Emulgierung des Fettes unzureichend ist. Ein Austausch von Labcasein durch kaliumhaltige Caseinate darf maximal 5 % der Gesamtkäsemasse betragen, da es sonst zu einer deutlichen Verfestigung der Käsestruktur kommt und negative Auswirkungen auf den Geschmack zu erwarten sind. Eine Reduzierung des Natriumgehaltes konnte nicht gesichert erreicht werden. Die Übertragung der Ergebnisse aus den Modelluntersuchungen zur Analogkäseherstellung auf die Herstellung von Schmelzkäse mit Cheddar war gegeben. Eine Reduzierung des Natriumgehaltes um 80 % und eine Phosphatreduktion um 50 % wurde ohne negative Auswirkungen auf die technofunktionellen und sensorischen Eigenschaften von Cheddarschmelzkäse erreicht. Aus den Untersuchungen wird insgesamt deutlich, dass die angestrebte Reduzierung des Natriumgehaltes im Besonderen durch die Anwendung Kalium-haltiger Schmelzsalze erreichbar ist. Die zusätzliche Verwendung funktioneller Caseinophosphopeptide kann zu einer weiteren Reduzierung natriumhaltiger Schmelzsalze beitragen und zusätzlich die trophofunktionellen Eigenschaften der Produkte erhöhen. Die Anwendung von Milchsalzen sowie der Austausch von Labcasein mit Kaliumcaseinat waren dagegen im Sinne der Aufgabenstellung nicht zielführend

Beeinflussung des Ertragspotentials von Gerste und Weizen durch Modifikation ährenarchitektonischer Eigenschaften mittels Cas-Endonuklease-vermittelter Mutagenese

Die vorliegende Arbeit beschreibt die Anwendung des Genome Engineerings mittels RNA-vermittelter Cas9-Endonuklease in den Getreidearten Weizen und Gerste. Dieses neue Werkzeug der Pflanzenzüchtung ermöglicht, innerhalb eines kurzen Zeitraumes spezifische Veränderungen im Genom von Getreide zu induzieren und dadurch gezielt Merkmale der Pflanzen zu verändern. Hierfür wurden zu verändernde Zielmotive im Weizen-Gen Branched head (Bh)/ Wheat frizzy panicle (Wfzp) bzw. in den Gersten-Genen Squamosa-promotor binding protein-like 14 und 17 (Spl14/Spl17) ausgewählt und passende guide RNA(gRNA)/cas9-Konstrukte kloniert. Die Aktivität der gRNAs wurde in Epidermiszellen von Weizen bzw. Gerste und in Weizenprotoplasten untersucht. Die stabile Transformation erfolgte anhand unreifer Embryonen über ballistischen Gentransfer (Weizen) bzw. durch Agrobakterien-vermittelte Übertragung von T-DNA (Gerste). Die anschließend regenerierten Pflanzen wurden auf die Anwesenheit der T-DNA und induzierter Mutationen untersucht. Im Weizen wurden mutierte Regenerate durch Selbstungen, Kreuzungen und die Anwendung von Haploidentechnologie in nachfolgende Generationen überführt und eine Kollektion von Pflanzen mit verschieden mutierten Allelen einschließlich Kombinationen mutierter homoeologer Allele zusammengestellt. Resultierende Pflanzen mit ein oder zwei mutierten Bh/Wfzp-Homoeoallelen waren T-DNA-frei und zeigten phänotypische Veränderungen der Ährenarchitektur, der Korngröße, der Kornanzahl und zum Teil auch bezüglich der Wurzeln. Das Vorhandensein von drei mutierten Bh/Wfzp-Homoeoallelen führte zum Teil zu sehr drastischen Veränderungen der Ähren, welche überzählige Ährchen und auch Verzweigungen ausbildeten. Jedoch führten diese Mutationen zu einem hohen Verlust an Fertilität. Insgesamt konnte die Bedeutung des Transkriptionsfaktors BH/WFZP für die Entwicklung der Ähre und der Körner sowie für die Wurzeln weiter erschlossen werden. Die in Gerste induzierten Mutationen in Spl14 führten grundsätzlich zu einer verzögerten generativen Entwicklung und teilweise zur Reaktivierung der Ausbildung der lateralen Ährchen. Die Ähren waren zudem verkürzt und bildeten weniger Körner. Die erzeugten Mutationen in Spl17 beeinflussten nicht die generative Entwicklung, jedoch die Ährenlänge und Kornbildung. Pflanzen mit Doppelmutationen in Spl14 und Spl17 zeigten eine drastische Verschärfung des spl14-Phänotyps, wobei die generative Entwicklung so sehr gestört war, dass keine Ähren ausgebildet werden konnten. Dies legt den Schluss nahe, dass SPL14 eine zentrale Rolle für die frühe generative Entwicklung spielt und SPL17 dabei als Co-Faktor wirkt.This thesis describes the application of genome engineering using RNA-mediated Cas9 endonuclease in the cereal species wheat and barley. This new breeding tool makes it possible to induce specific changes in the genome of cereals within a short period of time, thereby specifically modifying plant characteristics. For this purpose, target motifs were selected in the wheat gene Branched head (Bh)/ Wheat frizzy panicle (Wfzp) and in the barley genes Squamosa-promoter binding protein-like 14 and 17 (Spl14/Spl17) and suitable guide RNA (gRNA)/cas9 constructs were cloned. The activity of the gRNAs was investigated in wheat and barley epidermal cells and in wheat protoplasts. Stable genetic transformation was carried out via ballistic gene transfer (wheat) or Agrobacterium-mediated introduction of T-DNA (barley) to immature embryos. The subsequently regenerated plants were examined for the presence of T-DNA and induced mutations. In wheat, regenerated mutant plants were generatively propagated by selfing, crossing and the application of haploid technology, and a collection of individuals carrying various mutated alleles including combinations of mutated homoeologous alleles was deployed. Resulting plants with one or two mutant Bh/Wfzp homoeoalleles were T-DNA-free and showed phenotypic modifications in ear phenotype, grain size, grain number and partially in roots. The presence of three mutant Bh/Wfzp homoeoalleles typically led to very drastic changes in the ears, which formed supernumerary spikelets and were also branching, which was associated with a great loss in fertility. Overall, the importance of the transcription factor BH/WFZP for the development of the spike and the grains as well as for the roots was further elucidated in the present investigation. The mutations in Spl14 induced in barley led to delayed generative development and in some cases to the reactivation of lateral spikelet formation. In addition, the ears were shortened and formed fewer grains. The mutations produced in Spl17 did not affect generative development, but did affect ear length and grain formation. Plants carrying double mutations in Spl14 and Spl17 showed a drastic aggravation of the spl14 phenotype, with generative development severely disrupted so that no ears could be formed. This suggests that SPL14 exerts a major function in early generative development and SPL17 acts as a co-factor

POLYNOMIAL ALGEBRAS AND SMOOTH FUNCTIONS IN BANACH SPACES

According to the fundamental Stone-Weierstrass theorem, if X is a finite dimensional real Banach space, then every continuous function on the unit ball B_X can be uniformly approximated by polynomials. For infinite dimensional Banach spaces the statement of the Stone-Weierstrass Theorem is false, even if we replace continuous functions by the uniformly continuous ones (which is a natural condition that coincides with continuity in the finite dimensional setting): in fact, on every infinite-dimensional Banach space X there exists a uniformly continuous real function not approximable by continuous polynomials. The natural problem of the proper generalization of the result for infinite dimensional spaces was posed by Shilov (in the case of a Hilbert space). Aron observed that the uniform closure on B_X of the space of all polynomials of the finite type is precisely the space of all functions which are weakly uniformly continuous on B_X. Since there exist infinite dimensional Banach spaces such that all bounded polynomials are weakly uniformly continuous on B_X (e.g. C_0 or more generally all Banach spaces not containing a copy of l_1 and such that all bounded polynomials are weakly sequentially continuous on B_X), this result gives a very satisfactory solution to the problem. Unfortunately, most Banach spaces, including L_p, do not have this special property. In this case, no characterization of the uniform limits of polynomials is known. But the problem has a more subtle formulation as well. Let us consider the algebras consisting of all polynomials which can be generated by finitely many algebraic operations of addition and multiplication, starting from polynomials on X of degree not exceeding n. Of course, such polynomials can have arbitrarily high degree. It is clear that, if n is the lowest degree such that there exists a polynomial P which is not weakly uniformly continuous, then the we have equalities among the algebras up to n-1 and then we have a strict inclusion. The problem of what happens from n on has been studied in several papers. The natural conjecture appears to be that once the chain of eualities has been broken, it is going to be broken at each subsequent step. The proof of this latter statement given by Hajek in 1996, for all classical Banach spaces, based on the theory of algebraic bases, is unfortunately not entirely correct, as was pointed out by our colleague Michal Johanis. It is not clear to us if the theory of algebraic bases developed therein can be salvaged. Fortunately, the main statement of this theory can be proved using another approach. The complete proof can be found in this thesis. Most of the results in this area are therefore safe. The main result of this thesis implies all previously known results in this area (all confirming the above conjecture) as special cases. We also give solutions to three other problems posed in the literature, which are concerning smooth functions rather than polynomials, but which belong to the same field of study of smooth mappings on a Banach space. The first result is a construction of a non-equivalent C^k-smooth norm on every Banach space admitting a C^k-smooth norm, answering a problem posed in several places in the literature. We solve a another question by proving that a real Banach space admitting a separating real analytic function whose holomorphic extension is Lipschitz in some strip around X admits a separating polynomial. Eventually, we solve a problem posed by Benyamini and Lindenstrauss, concerning the extensions of uniformly differentiable functions from the unit ball into a larger set, preserving the values in some neighbourhood of the origin. More precisely, we construct an example of a uniformly differentiable real-valued function f on the unit ball of a certain Banach space X, such that there exists no uniformly differentiable function g on cB_X for any c>1 which coincides with f in some neighbourhood of the origin. To do so, we construct suitable renormings of c_0, based on the theory of W-spaces

Optimale Steuerprozesse unter partiellen Differentialgleichungs-Restriktionen mit linear eingehender Steuerfunktion

In dieser Arbeit wird die optimale Steuerung von Prozessen behandelt, die durch partielle Differentialgleichungen beschrieben werden. Vor allem die Naturwissenschaften Physik, Chemie, Biologie sowie die Ingenieurwissenschaften liefern eine große Zahl an Problemen, die durch partielle Differentialgleichungen modelliert werden. Ein Schwerpunkt wird dabei auf Prozesse gelegt, deren Steuerfunktion linear auftritt. Die theoretische sowie numerische Berechnung dieser Funktionen unter semilinearen elliptischen bzw. parabolischen Restriktionen führt auf interessante bang-bang und singuläre Steuerungen. Ein wichtiges Anwendungsgebiet für optimale Steuerprozesse mit linear eingehender Steuerfunktion liegt in der Ansteuerung stationärer Zustände von nichtlinearen Evolutionsgleichungen. In der Arbeit wird dies anhand von Aktivator-Inhibitor-Systemen veranschaulicht. Zudem wurde anhand einer lokalen Optimierungsmethode die optimale Vorschubgeschwindigkeit eines Wasserstrahlschneiders bestimmt