Koordinationschemie von Organylerdmetallspezies an Platinkomplexfragmenten

Die Arbeit beschäftigt sich mit der systematischen Erschließung von Verbindungen mit Organylerdmetallspezies in der Koordinationssphäre von späten Übergangsmetallen (hier am Beispiel des Platins). Durch oxidative Addition von Erdmetalltrialkylen ER$_{3}$(E = Al, Ga, In; R = CH$_{2}$$\it t$-Bu, CH$_{2}$SiMe$_{3}$) an das in situ generierbare koordinativ ungesättigte, reaktive Komplexfragment [(dcpe)Pt] (dcpe = Bis(dicyclohexylphosphino)ethan) oder dessen Komplexierung durch Gruppe-13-diyle ER (E = Al, Ga, In; R = Cp*, C(SiMe$_{3}$)$_{3}$) sind bimetallische Verbindungen des Typs [(dcpe)Pt(ER$_{2}$)(R)] bzw. [(dcpe)Pt(ER)$_{2}$] zugänglich. Der erste mehrkernige homoleptische Komplex mit Liganden des Typs ER, [Pt$_{2}$(GaCp*)$_{2}$($\mu_{2}$-GaCp*)$_{3}$], wurde durch eine Substitutionsreaktion von Tris(ethylen)platin mit Cp*Ga erhalten. Quantenchemische Berechnungen (Prof. Frenking, Philipps-Universität Marburg) tragen zum Verständnis der Bindungsverhältnisse der Pt-E-Bindung in diesen Komplexen bei

Identifizierung und Charakterisierung des Sekretionsweges der Esterase EstA aus Pseudomonas aeruginosa\textit {Pseudomonas aeruginosa}

$\textit {Pseudomonas aeruginosa (P. a.)}$ exprimiert eine Esterase EstA, die über den Typ V-Weg sekretiert wird. EstA ist der erste Autotransporter (AT) aus $\textit {P. a.}$, welches die N-terminale Domäne mittels der C-terminalen Domäne über die äußere Membran sekretiert. EstA ist in der äußeren Membran (ä.M.) lokalisiert und der N-terminus wird an der Oberfläche exponiert. EstA ist das erste Enzym der ä. M. von $\textit {P. a.}$ und gehört zu einer zellgebundenen Subfamilie der AT. EstA wird auch in $\textit {E. coli}$ durch die AT-Funktion an die Zelloberfläche sekretiert. Diese Funktion der C-terminalen Domäne von EstA wurde bestätigt, indem ein Protein aus $\textit {Bacillus subtilis}$, durch die Estb-Domäne in die ä. M. dirigiert wurde. Die extrazelluläre EstA-Aktivität ist durch Abschnürung von Membranvesikeln erklärbar. Die Esterase wurde in $\textit {E. coli}$ als 'inclusion bodies' (ib) überexprimiert, das in ib aggregierte Protein denaturiert und mittels Detergenz-haltigem Puffer $\textit {in vitro}$ aktiviert. Die EstA-Transkription erfolgt $\sigma^{54}$ abhängig

Biogenese von Eisen-Schwefel-Zentren in Cyanobakterien

Die Arbeit "Biogenese von Eisen-Schwefel-Zentren in Cyanobakterien" beschreibt diesen Prozess aufgrund biochemischer, biophysikalischer und molekularbiologischer Ansätze. Ein besonderer Fokus lag dabei auf der Untersuchung von heterolog in $\textit {E. coli}$ exprimierten Proteinen von $\it Synechocystis$ PCC 6803 (IscA1, IscA2, $\it SynIscU$), die in Lage sind ein Eisen-Schwefel-Zentrum zu assemblieren und dieses Zentrum auf andere Apo-Eisen-Schwefel-Proteine zu übertragen. Neben der biochemischen Untersuchung der Proteinfunktion $\textit {in vitro}$ wurde versucht die entsprechenden Gene in $\it Synechocystis$ PCC6803 zu deletieren und den Phänotyp der entstandenen Deletionsmutanten zu untersuchen. Zusammengenommen konnte aufgrund der erzielten Ergebnisse ein Modell der Biogenese von Eisen-Schwefel-Zentren in $\it Synechocystis$ entwickelt werden

Molecular analysis of the biosynthesis of octadecanoid-derived signalling molecules by allene oxide synthase and allene oxide cyclase from Arabidopsisthaliana\it Arabidopsis thaliana (L.) HEYNH.

Im Fokus dieser Dissertation stand die Untersuchung der Biosynthese des Phytohormons 12-oxo-Phytodiensäure durch die Allenoxid-Synthase (AOS) und die vier Allenoxid-Cyclase-Isoformen (AOC) aus $\it Arabidopsis thaliana$. Enzymatische Analysen der rekombinanten Proteine zeigten eine redundante Substratspezifität der AOC-Isoformen. Zudem belegen biochemische Interaktionsstudien, dass eine Komplexierung von AOS und AOC {\it in vitro} nicht essentiell ist. Gleichwohl lässt die erhöhte Stereoselektivität der Reaktion bei geringer Distanz der Proteine eine Kooperation der Enzyme $\it in planta$ vermuten. Diese Annahme wird durch die chloroplastidäre Lokalisation von AOS- und AOC:EGFP-Fusionsproteinen gestützt. Weiterhin wurde die Kristallstruktur der AOC2 mittels $\it de-novo$-Röntgenstrukturanalyse aufgeklärt. Darauf basierend konnte der molekulare Mechanismus der enzymatischen Zyklisierungsreaktion gefolgert und durch enzymatische sowie kristallographische Analyse von AOC2-Punktmutanten verifiziert werden

Untersuchungen zur Unter-Wasser-Sehschärfe und visuellen Bewegungswahrnehmung von Seehunden, Phoca vitulina\textit {Phoca vitulina}

1. Es wurde die Unter-Wasser-Sehschärfe für verschiedene Trübheitsgrade bestimmt. In klarem Wasser betrug die Sehschärfe der Versuchstiere 5,5´ bzw. 12,7´. Die Sehschärfe verschlechterte sich mit zunehmender Trübheit mit mittleren Abnahmeraten von 7,4´ pro FNU bzw. 6,0´ pro FNU. 2. Es wurde die Fähigkeit zur Wahrnehmung kohärenter visueller Bewegung in Zufallspunktwolken untersucht. Die Versuchstiere wurden darauf trainiert, ein verrauschtes kohärentes Bewegungssignal in einer von zwei nebeneinander projizierten Punktwolken aufzufinden. Bei wiederholten Bestimmungen der Verhaltensschwellen für die Kohärenz der Punktwolken und systematischer Veränderung der Reizparameter Punktdichte und Punktlebenszeit wurden im Verhaltenstest Schwellenwerte zwischen 5 und 30 % Kohärenz bestimmt. 3. Zur Charakterisierung des zeitlichen visuellen Auflösungsvermögens von Seehunden wurden die Flickerfusionsfrequenzen von zwei Versuchstieren und vier menschlichen Probanden bestimmt

Evolution des SRP-abhängigen Proteintransports in Plastiden

Ausgehend von einer Studie zur phylogenetischen Verteilung der SRP-RNA in Plastiden von Niederen und Höheren pflanzlichen Organismen wurde in dieser Arbeit das Signalerkennungspartikel (SRP) des Mooses $\textit {Physcomitrella patens}$ näher charakterisiert. Das SRP von $\textit {P. patens}$ stellt evolutionär gesehen eine Übergangsform dar; sowohl die für Höhere Pflanzen spezifischen Proteinkomponenten (cpSRP54, cpSRP43) als auch die für das cytosolische Partikel hoch konservierte SRP-RNA Komponente sind in den Chloroplasten von $\textit {P. patens}$ vorhanden und konnten in dieser Arbeit charakterisiert werden. Die präsentierten Daten zeigen neben Protein-Protein und Protein-RNA Interaktionen der beteiligten Komponenten auch eine Analyse zur Struktur und katalytischen Funktion der $\it Pp$-cpSRP-RNA. Des Weiteren wurde durch Röntgenstrukturanalyse die Konformation des SRP-Rezeptors $\it Pp$-cpFtsY bestimmt, welcher eine - für Höhere Pflanzen typische - "geschlossene" Konformation aufweist

Genregulation in Rhodobacter capsulatus durch Stickstoff, Molybdän, Kupfer und Schwefel

Die Molybdat-abhängige Genregulation wird in $\it {Rhodobacter capsulatus}$ durch MopA und MopB vermittelt. Diese können sich als Molybdat-abhängige Repressoren von Genen des Molybdat-Metabolismus ersetzen. Die Aktivierung des $\it mop$-Gens, welches für ein putatives Molybdat-Speicherprotein codiert, erfolgt hingegen ausschließlich durch MopA. Molybdat steigert die DNA-Affinität von MopA und MopB, wobei konservierte palindromische Mo-Boxen als Bindestellen dienen. Die Mo-Boxen reprimierter Gene überlappen als Operatorbin-destellen die Transkriptionsstartpunkte. Entsprechend der Rolle als Aktivatorbindestelle liegt die Mo-Box des MopA-aktivierten $\it mop-Gens$ hingegen stromaufwärts des Transkriptionsstarts. MopA und MopB bilden Homo- und Heterodimere, wobei Heterodimere wahr-scheinlich der Feinabstimmung der Molybdat-abhängigen Genregulation dienen. MopA und MopB interagieren mit einem Protein der Molybdopterin-Cofaktor-Biosynthese und könnten somit weitere Funktionen im Molybdat-Metabolismus übernehmen

Kleine regulatorische RNAs in Agrobacterium tumefaciens\textit {Agrobacterium tumefaciens}

$\textit {Agrobacterium tumefaciens}$ ist ein Pflanzen-pathogenes Bakterium. Überwiegende Teile dieser Arbeit befaßten sich damit kleine regulatorische RNAs (sRNAs) in diesem Organismus zu identifizieren und zu charakterisieren. Eine bioinformatische Vorhersage für sRNAs sowie Hochdurchsatz-cDNA-Sequenzierungen (RNA-seq) lieferten zahlreiche Kandidaten. Die sRNA AbcR1 verhindert die Translation von $\it atu2422$ und induziert die Degradation der mRNA. Das $\it atu2422$-Gen kodiert ein $\gamma$-Aminobuttersäure (GABA)-bindendes Protein. GABA ist am Abwehrmechanismus der Pflanze beteiligt. Eine Virulenz-induzierte sRNA sowie einige sRNAs, die auf dem Gegenstrang von Virulenz-Genen gefunden wurden, deuten auf einen Einfluss auf die Virulenz-Kaskade von $\it Agrobacterium$ hin. Ein drittes Teil-Projekt war dem RNA-Chaperon Hfq gewidmet. Eine $\it hfq$ Deletions-Mutante wies eine erhöhte Expression von ABC-Transportern, sowie signifikante Defizite im Wachstum, der Zell-Morphologie, der Motilität und der Tumor-Bildung auf

Untersuchungen zur strukturellen und funktionalen Verwandtschaftsbeziehung zwischen Glutamatrezeptoren und Kaliumkanälen

Glutamatrezeptoren und Kaliumkanäle weisen im Hinblick auf ihre Porendomänen signifikante Ähnlichkeiten auf Sequenz- und Strukturebene auf. Die funktionelle Ähnlichkeit der beiden Porendomänen wurde bisher noch nicht analysiert. Im Rahmen dieser Dissertation wurde daher die putative funktionelle Verwandtschaftsbeziehung zwischen den Porendomänen von Glutamatrezeptoren und Kaliumkanälen mit Hilfe eines Porentransplantationsansatzes untersucht. Dazu wurden die porenbildenden Domänen von Glutamatrezeptoren in verschiedene Kaliumkanäle eingebracht und umgekehrt Kaliumkanalporendomänen in Glutamatrezeptoren inseriert. Mittels elektrophysiologischer Methoden wurden die entstandenen Chimären auf Funktionalität getestet. Im zweiten Teil der Arbeit wurde der Selektivitätsfilter der Kaliumkanäle an die entsprechende Position in Glutamatrezeptoren eingebracht, um zu überprüfen, ob der Selektivitätsfilter den unspezifisch kationenselektiven Glutamatrezeptoren Kaliumselektivität verleiht.Glutamate receptors and potassium channels show significant sequence and structural similarity with regard to their pore regions. The functional similarity of these pore domains has not been investigated so far. Therefore, the putative functional relationship between the pore domains of glutamate receptor and potassium channels was examined using a pore transplantation approach. Glutamate receptor pore domains were transplanted into several potassium channels, and vice versa, potassium channel pore domains were inserted into several different glutamate receptors. The resulting chimeras were tested for ion channel function using electrophysiological techniques. In a second approach, the potassium channel selectivity filter was transplanted into the normally cation-unspecific glutamate receptor to test whether the selectivity filter can render the glutamate receptor pore potassium selective

Design of biological and technical systems for future photosynthesis based biohydrogen production with cyanobacteria

In dieser Arbeit erfolgte die Inbetriebnahme eines Flachbett-Photobioreaktors und die Etablierung eines Systems zur Kultivierung von $\it Synechocystis$ PCC 6803 $\it Syn.$ bei konstanten Zelldichten. Dies ermöglichte die Aufrechterhaltung physiologischer Adaptionszustände als Grundlage für die Charakterisierung der Stämme. Ausgehend von $\it Syn.$ soll ein H$_{2}$-Produktionsstamm konstruiert werden, in welchem eine heterologe FeFe-Hydrogenase die zur H$_{2}$-Produktion benötigten Elektronen von der Photosynthese erhält. Da die Elektronentransportrate (ETR) der Photosynthese in $\it Syn.$ nicht zu einer Auslastung der Hydrogenase führt, besteht ein Optimierungsbedarf der ETR. Die Deletion der Phycobilisomen in der PAL-Mutante resultierte in einer 80 % höheren ETR gegenüber dem WT. Die ATP-Synthase-Mutante $\varepsilon$ $\Delta$C zeigte aufgrund einer graduellen Entkopplung des pH-Gradienten eine um 30 % gesteigerte ETR