Messung und Korrektur der Arbeitspunkte während der Energierampe am Stretcherring von ELSA

An der Elektronen-Stretcher-Anlage ELSA des Physikalischen Instituts der Universität Bonn werden Doppelpolarisationsexperimente zur Untersuchung der Struktur der Baryonen im Rahmen des transregionalen Sonderforschungsbereichs SFB/TR 16 durchgeführt. Bei der Beschleunigung der für diese Experimente benötigten spinpolarisierten Elektronen treten bei bestimmten Strahlenergien depolarisierende Resonanzen auf, die unter anderem mit den vertikalen Strahlschwingungen der Elektronen im Beschleuniger zusammenhängen. Um den Polarisationsverlust zu reduzieren, wird während der Energieerhöhung der vertikale Arbeitspunkt, der die Anzahl der Strahlschwingungen pro Umlauf im Beschleuniger angibt, sprungartig verändert, um die Resonanzkreuzungsgeschwindigkeit zu erhöhen. Dafür ist sowohl eine Kenntnis des vertikalen als auch des horizontalen Arbeitspunktes essentiell. Während der schnellen Energieerhöhung treten dynamische Effekte auf, die die Arbeitspunkte und somit auch die Energien, bei denen depolarisierende Resonanzen auftreten, verändern. Eine Messung und Korrektur der Arbeitspunktverschiebungen während des Beschleunigungsvorgangs ist erforderlich. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde am Stretcherring von ELSA ein System zur Arbeitspunktmessung und -korrektur entwickelt und in Betrieb genommen, das neben der Messung des vertikalen und horizontalen auch die des longitudinalen Arbeitspunktes ermöglicht. Insbesondere sind zur Kompensation der Abweichungen des Arbeitspunktes während der schnellen Energieerhöhung präzise Messungen in Abständen von Millisekunden erforderlich. Die zur Bestimmung des horizontalen und vertikalen Arbeitspunktes benötigte Anregung kohärenter Strahlschwingungen wird durch schnell gepulste Kickermagnete bewerkstelligt. Für die horizontale Schwingungsebene wird einer der Injektionskickermagnete verwendet, während für Anregungen in der vertikalen Ebene im Rahmen dieser Arbeit ein neuer Kickermagnet gebaut und in Betrieb genommen wurde. Dieser ist in der Lage, das strahlablenkende Feld innerhalb von maximal 548 ns auf- und abzubauen und einen ausreichend großen Kickwinkel zu erzeugen, um die durch ihn kohärent angeregten, vertikalen Strahlschwingungen mit Hilfe eines Strahlpositionsmonitors detektieren zu können. Zur Anregung kohärenter, longitudinaler Strahlschwingungen wird ein Phasensprung der zur Beschleunigung der Elektronen verwendeten Hochfrequenz durchgeführt, um eine Bestimmung und gezielte Verschiebung des longitudinalen Arbeitspunktes vorzunehmen zu können. Dieses neue System zur Arbeitspunktmessung und -korrektur wird seit Ende 2009 erfolgreich während des Strahlbetriebs an ELSA eingesetzt

Strukturelle und biochemische Charakterisierung des cytosolischen C-Terminus von Polycystin-2 und seine Interaktion mit dem Zytoskelett-assoziierten Protein mammalian diaphanous homolog 1

Das PKD2 Gen ist eines der beiden mutierten Gene in Patienten, die an Autosomal-dominanter polyzystischer Nierenerkrankung leiden. Es kodiert für das Protein Polycystin-2, das aus 968 Aminosäuren besteht und aus sechs Transmembrandomänen und cytosolische N- und C-Termini aufgebaut ist. Für den cytosolischen C-Terminus wurden verschiedene Strukturmerkmale vorhergesagt und es ist eine Vielzahl an Interaktionspartnern, mit unterschiedlichsten Funktionen in der Zelle, bekannt. Ziel dieser Arbeit war es nun, mithilfe unterschiedlicher spektroskopischer Methoden detailliertere strukturelle und biochemische Informationen über den cytosolischen C-Terminus zu erhalten. Dafür wurden neben dem gesamten cytosolischen C-Terminus unterschiedliche Fragmente, die ein oder mehrere der Strukturmerkmale besitzen, einer strukturellen und biochemischen Analyse unterzogen. Weiterhin wurde die Interaktion mit dem Zytoskelett-assoziierte Protein mDia1 untersucht. Für das Fragment PKD2C680-796 wurde bereits die NMR-Struktur am Lehrstuhl gelöst und die Existenz von zwei EF-Händen bewiesen. Innerhalb dieser Arbeit erfolgte die Zuordnung der Ringprotonen der Aromaten über 2D-(1H-1H)-TOCSY und –NOESY-Spektren für Tyr684, Tyr762, Phe738, Phe759, His709, His750, His773, His775 und His793. Weiterhin konnte über die Spektren die Existenz verschiedener Zustände aufgrund partieller Ca2+-Beladung gezeigt werden. Daraus konnte abgeleitet werden, dass die Sättigung beider EF-Hände mit Ca2+ für das Vorhanden sein einer wohldefinierten Struktur von großer Bedeutung ist. Diffusionsmessungen zeigen bei Bindung von Ca2+ eine Monomerisierung. Für die vier Histidine His750, His773, His775 und His793 wurden mittels pH-Titrationen die pK-Werte bestimmt. Die pK-Werte von His773 und His775 sind durch die direkte Nähe zum Ca2+ in den EF-Händen, stark von der Beladung mit Ca2+ der EF-Hände beeinflusst und zeigen deutlich erniedrigte pK-Werte im Vergleich zum Durchschnitt für Histidine in Proteinen. Die CD-spektroskopische Analyse zeigt bei vollständiger Beladung mit Ca2+ eine überwiegend alpha-helikale-Struktur aber auch einen hohen ungeordneten Anteil. Bei der Hochdruck-NMR-spektroskopischen Untersuchung fanden sich für das partiell mit Ca2+-beladene PKD2C680-796 erneut Hinweise für das Vorliegen verschiedener Zustände. Bei Anwendung von Druck zeigte sich für die an der Ca2+-Bindung beteiligten Aminosäure starke Änderungen. In Abwesenheit von Ca2+ zeigten sich nur noch kleine druckbedingte Shifts. Die Vermutung liegt nahe, dass das Ca2+ durch Anwendung von Druck freigesetzt wird. Bei Betrachtung der EF-Hand-Mutanten konnte gezeigt werden, das bei Mutation der EF-Hand 1 immer noch die Bindung von Ca2+ an die EF-Hand 2 möglich ist (KD-Wert = 86 µM). Umgekehrt ist dies nicht der Fall. Der strukturelle Einfluss durch Mutationen an EF-Hand 1 im Vergleich zur EF-Hand 2 hingegen ist deutlich größer. Es konnte gezeigt werden, dass für die wohldefinierte Faltung des Proteinfragments beide (funktionierende) EF-Hände und deren Beladung mit Ca2+ wichtig sind. Für das Fragment PKD2C680-796 konnte gezeigt werden, dass es anders als vermutet, von dem Zytoskelett-assoziierten mDia1(69-457) im Bereich der Ca2+-beladenen EF-Hände mit einem KD-Wert = 39 µM gebunden wird und von diesem wie eine Klammer umschlossen wird. Auch hier ist das Vorhandensein beider EF-Hände für die Bindung erforderlich. Für das Fragment PKD2C725-880 wurden bei Ca2+-Zugabe die gleichen Veränderungen in den 1D-1H-Spektren und CD-Spektren wie auch im Fragment PKD2C680-796 gefunden. Im Bereich der EF-Hände und des Linkers dazwischen, sowie im Bereich des ER-Retentionssignals erfolgte eine Zuordnung der Resonanzen im 2D-(1H-15N)-HSQC. Mittels Diffusionsmessungen konnte gezeigt werden, dass PKD2C725-880 in Lösung als heterogenes Gemisch aus hohen Aggregaten und Dimer/Monomer (abhängig von der Ca2+-Beladung) vorliegt. Nach Abtrennung der Aggregate über eine Gelfiltrationssäule, kann das gleiche Monomer-/Dimer-Gleichgewicht, wie auch schon für PKD2C680-796, gezeigt werden Für den gesamten cytosolischen C-Terminus PKD2C680-968 traten die identischen Veränderungen bei Ca2+-Zugabe auf, wie schon für PKD2C680-796 und 725-880. Auch in den Diffusionsmessungen zeigte sich erneut das Monomer-/Dimer-Gleichgewicht. Im Bereich des ER-Retentionssignals wurde in Abwesenheit von Ca2+ eine starke Reaktion auf pH-Änderungen oder die Anwesenheit von bivalenten Kationen gefunden. Die CD-Spektren zeigen einen überwiegend alpha-helikalen-Anteil. Für das Fragment PKD2C797-968 wurde gezeigt, dass es in Lösung als heterogenes Gemisch vorliegt und im Bereich des ER-Retentionssignals wurde auch hier eine Sensitivität auf pH-Veränderungen oder die Anwesenheit von bivalenten Kationen gefunden. Die CD-Spektren zeigen einen überwiegend alpha-helikalen-Anteil. Das nach Trypsinverdau erhaltene Fragment PKD2C828-900 liegt in Lösung als heterogenes Gemisch vor. Es zeigt keine Reaktionen auf Ca2+ und eine hohe Beweglichkeit am Ende der Coiled-Coil-Domäne. Die CD-Spektren zeigen einen überwiegendalpha-helikalen-Anteil. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass alle Fragmente, die die EF-Hände beinhalten, gleiche Veränderungen in den Spektren und ein Dimer-/Monomer-Gleichgewicht bei Ca2+-Zugabe zeigen. Alle Fragmente, die die Coiled-Coil-Domäne der Kristallstruktur beinhalten, zeigen in Lösung ein heterogenes Verhalten und zeigen Aggregation. Der Bereich des ER-Retentionssignals zeigt eine Sensitivität für pH-Änderungen oder die Anwesenheit von bivalenten Kationen

Self-expanding Y stents in the treatment of central airway stenosis: a retrospective analysis

Background: Central airway obstruction (CAO) is a life-threatening situation. Stent insertion re-establishes patency of the central airways. Self-expanding metallic Y stents have been available since 2005, widening the spectrum of interventional bronchoscopic techniques. Methods: Retrospective analysis of all patients treated for CAO with a self-expanding metallic Y stent at the Thoraxklinik Heidelberg between May 2005 and January 2009. Results: A total of 43 patients aged 26–81 had a metallic Y stent inserted endoscopically for the treatment of CAO; 39 of these patients (90.7%) had CAO due to malignant disease, four patients (9.3%) due to benign disease. In all 43 patients, the Y stent was deployed without any complications. A longitudinal follow up was possible in 32 of the 43 patients. The stents remained in situ for an average of 107.1 days (range 1–640 days). In 29 patients with malignant CAO the stenosis was successfully overcome with a Y stent; 11 of these patients died within 6 weeks following stent insertion. On follow up the remaining 18 patients showed immediate improvement of dyspnoea. Eight out of the 18 patients (44.4%) tolerated the stent without problems, two (11.1%) required further stenting, six (33.3%) had complications such as increased secretions, cough, dyspnoea or granulation tissue formation. The stent was removed in one patient (5.6%) due to increased secretions, and in another (5.6%) as the stent was no longer required due to successful tumour-specific therapy. Conclusion: Placement of Y stents in symptomatic CAO allows for quick relief of symptoms. Severe complications are rare. Stent removal is possible after successful treatment of the primary tumour. However, the prognostic indicator for survival is the underlying malignancy

Lung sequestration: a rare cause for pulmonary symptoms in adulthood

Lung sequestration is a rare congenital pulmonary disorder and is usually diagnosed in children with recurrent pulmonary infections. Lung sequestrations are not commonly found to be a cause of respiratory symptoms in adults