University of Natural Resources and Life Sciences, Vienna
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Importance of mid-infrared spectra regions for the prediction of mastitis and ketosis in dairy cows
No full textSpektroskopie im mittleren Infrarot (MIR) wird routinemäßig zur Bestimmung der Hauptinhaltstoffe von Milch eingesetzt. Zusätzlich wird sie zur Vorhersage von Milchinhaltsstoffen geringer Konzentration und verschiedenen Merkmale, bedeutend für Tiergesundheit, verwendet. MIR-Spektren zeigen einen Absorptionswert von Infrarotlicht bei 1060 spezifischen Wellenzahlen im Bereich von 926 bis 5010 cm-1. Gemäß Forschungsergebnissen enthalten bestimmte Teile des Spektrums keine ausreichenden Informationen. Ziel der vorliegenden Studie war es, Bereiche des MIR-Spektrums von besonderer Wichtigkeit für die Vorhersage von Mastitis und Ketose, durch Variablenselektions-Analyse, zu finden. Partial Least Squares Discriminant Analysis (PLS-DA) sowie drei weitere statistische Methoden, Support Vector Machine (SVM), Least Absolute Shrinkage and Selection Operator (LASSO) und Random Forest (RF), wurden verglichen. Daten stammten aus der österreichischen Milchleistungsprüfung und dazugehörigem Gesundheitsmonitoring (GMON). Testtagsdaten mit entsprechenden MIR-Spektralvariablen erster Ableitung wurden mit jeweiligen Diagnosen klinischer Mastitis (9958) und klinischer Ketose (1391), diagnostiziert innerhalb 21 Tagen vor oder nach Testtag, verknüpft. Die Vorhersagemodelle für Mastitis erreichten eine ausreichende diagnostische Genauigkeit mit AUC-Werten zwischen 0,612 und 0,641. Die AUC-Werte für die Vorhersagemodelle klinischer Ketose reichten von 0,856 bis 0,877, eine sehr gute diagnostische Genauigkeit erzielend. Die wichtigen Wellenlängen variierten betreffend verschiedener Methoden sowie verschiedener Merkmale. Bestimmte Wellenlängen wurden als besonders relevant für die Vorhersagemodelle von klinischer Mastitis und klinischer Ketose identifiziert. Dies untermauert die Verfügbarkeit von Informationen zu beiden Merkmalen im MIR-Spektrum der Milch und weist auf einen potenziellen Vorteil von Variablenselektion im Prozess der Entwicklung von Mastitis- und Ketose-Vorhersagemodellen hin.Mid-infrared (MIR) spectroscopy is routinely applied to determine major milk components. Moreover, it is used to predict fine milk composition and various traits pertinent to animal health. MIR spectra indicate an absorbance value of infrared light at 1060 specific wavenumbers in the region from 926 to 5010 cm-1. According to research, certain parts of the spectrum do not contain sufficient information. Hence, the objective of the present study was to identify specific regions of the MIR spectra of particular importance for the prediction of mastitis and ketosis, performing variable selection analysis. Partial least squares discriminant analysis (PLS-DA) along with three other statistical methods, support vector machine (SVM), least absolute shrinkage and selection operator (LASSO) and random forest (RF) were compared. Data originated from the Austrian milk recording and associated health monitoring system (GMON). Test-day data and corresponding first-derivative MIR spectral variables were linked to respective clinical mastitis (9958) and clinical ketosis (1391) diagnoses, detected 21 days prior or past test-day. Prediction models for mastitis obtained sufficient diagnostic accuracy with AUC values between 0.612 and 0.641. AUC values for the prediction models of clinical ketosis ranged from 0.856 to 0.877, attaining very good diagnostic accuracy. Important wavelengths varied across distinct methods as well as concerning different traits. Certain wavenumbers were identified as particularly relevant for the prediction models of clinical mastitis and clinical ketosis. Thus, substantiating available information on both traits in the milk MIR spectrum and indicating a potential benefit of variable selection analysis in the process of developing mastitis and ketosis prediction models.submitted by Stefan GruberMasterarbeit Universität für Bodenkultur Wien 2023Mit deutscher Zusammenfassun
Protein Science / Lectin-anticancer peptide fusion demonstrates a significant cancer-cell-selective cytotoxic effect and inspires the production of “clickable” anticancer peptide in Escherichia coli
No full textH2020 Marie Skłodowska-Curie Grant agreement no. 814029 H2020 Marie Skłodowska-Curie Grant agreement no. 746421 BMK, BMDW, SFG, Standortagentur Tirol, Government of Lower Austria und Vienna Business Agency in the framework of COMET, FFG grant no. 872161 FFG grant no. 855671 University of Natural Resources and Life Sciences, Vienna (BOKU
Steinschlagschutzsystemen
No full textIm alpinen Raum wurden verschiedenste Schutzkonzepte zur Reduzierung von Steinschlagschäden an Gebäuden und Infrastruktur etabliert. Typischerweise gibt es dafür zwei unterschiedliche Schutzkonzepte: Schutzwälder als natürliche Lösung und technische Lösungen, wie Steinschlagbarrieren, die angewendet werden, wenn der Schutzeffekt der natürlichen Lösung nicht ausreicht. Diese Maßnahmen werden in der Regel getrennt voneinander umgesetzt Geleitet vom Ansatz der nature-based solutions (NBS), präsentiert die vorliegende Masterarbeit eine Strategie zur permanenten Integration von Bäumen in flexible Steinschlagnetze. Berücksichtigt wurden sowohl die baumphysiologisch mögliche potenzielle Energie- und Kraftaufnahme als auch das technische Design und die bautechnische Bemessung. Das Kraftaufnahmepotential von Bäumen wurde auf der Grundlage von Literaturstudien abgeleitet. Der im Rahmen dieser Masterarbeit entwickelte Entwurf eines Schutzsystems basiert auf bereits existierenden baumintegrierten Systemen (Tree Integrated Systems TIS) mit unterschiedlichen Befestigungsarten am Baum. Die Bemessung basiert auf den europäischen Normen und Richtlinien für die Bemessung und Konstruktion von Stahl- und Holztragwerken. Die Literaturstudie zeigte, dass schlagartige dynamische Belastungen wie Steinschläge, im Versagensfall mehrheitlich nicht zur Entwurzelung des Baumes, sondern zum Stammbruch führen. Folglich wird die maximale Aufprallkraft ausschließlich durch den Holzkörper des Stammes bestimmt. Dieses detaillierte Bemessungskonzept führt zu einem innovativen TIS-Design. Zum Beispiel könnten bei einer 50 m langen 500 kJ Barriere 6 Stahlstützen samt Fundation und 11 gebohrte Anker für die Seilabspannungen eingespart werden, wenn Bäume mit einer Dicke von mind. 30 cm als Stützen verwendet werden. Das in der Masterarbeit entworfene TIS-Steinschlagschutzsystem ist, bei entsprechend dicken Bäumen als Stütze, bis zu Energien von 1000 kJ einsetzbar.Society has established different mitigation strategies to minimize rockfall impacts on civil infrastructure. There are typically two different protection measures within the transit area to minimize the impact of natural mountain hazards: protection forests as a natural solution and technical solutions, including e.g., rockfall barriers, which are applied when the natural solution's protective effect is insufficient. These measures have usually been implemented separately without the consideration of combined solutions. This study, guided by the approach of nature-based solutions NBS, offers a strategy to implement trees into rockfall barriers permanently. It includes the tree-physiological potential impact forces, the technical design, and the structural dimensioning. The assessment force-absorption potential of trees is based on literature research and enhanced the technical design of pre-existing tree-integrated systems (TIS). The structural engineering dimensioning is in accordance with the European Guidelines for designing steel and timber structures. The literature shows stem breakage in cases of sudden dynamic impacts like rockfalls, but barely any uprooting is observed. As a result, the potential impact force was determined solely by the wooden body, which was dimensioned in accordance with European guidelines. This detailed dimensioning strategy results in an innovative TIS design. E.g., in the case of a 50 m long 500 kJ barrier, six steel posts including their foundation and 11 drilled spiral rope anchors for the rope fixations can be saved, assuming the use of 30 cm thick trees. The designed TIS rockfall protection system would be feasible and structurally sound up to energies of 1000 kJ if wider trees were used.verfasst von Maximilian KramerMasterarbeit Universität für Bodenkultur Wien 2023Mit englischer Zusammenfassun
Freiraumnetze und Grüne Infrastruktur als Basis für Ortsentwickungskonzepte von suburbanen Gemeinden : vernetzte Freiräume in Langenzersdorf "BeLEbt & Grün"
No full textDie Masterarbeit befasst sich mit Grüner Infrastruktur (GI), ihren Elementen und deren Umsetzung mithilfe eines Freiraumnetzes in Vorstadtgemeinden, die Verbindungsglied zwischen Stadt-, Kultur- und Naturlandschaft sind. Um den heutigen Anforderungen an Freiräume sowie dem Klima gerecht zu werden, sind vernetzte, multifunktionale Freiraumtypen und GI-Elemente essenziell. Die Belebung von Ortszentren wird durch bauliche Maßnahmen unterstützt, die menschliche Proportionen und soziale Bedürfnisse berücksichtigen. Bedeutend sind Erreichbarkeit, Zugänglichkeit sowie Orientierung im Freiraum, die durch horizontale und vertikale Leitelemente geschaffen wird.Langenzersdorf in Niederösterreich dient als Versuchsgemeinde für die theoretische Konzeption eines Freiraumnetzes. Angelehnt an die Research-for-Design-Methode wurden eine Defizit-, Potenzial- und Kriterienanalyse auf Basis von Referenzprojekten durchgeführt.Die Ergebnisse der Literaturrecherche, Bestands- und Kriterienanalyse zeigen, dass GI-Elemente, Leitelemente, temporäre sowie permanente Maßnahmen und Beteiligungsverfahren als Bausteine für ein belebtes Freiraumnetz nötig sind. Für die Kriterienanalyse wurde eine Tabelle entworfen, die als Vorlage für Projekte herangezogen werden kann. Sechs internationale Referenzprojekte zeigen die Vielfalt von GI-Elementen und Gestaltungsmöglichkeiten. Es wurden fünf GI-Typen erkannt, die sich in ihrer räumlichen Gestaltung differenzieren.Mittels Bestandsanalyse des Freiraums Langenzersdorfs wurden 10 charakteristische Freiräume, neun Potenzialflächen sowie Defizite identifiziert. Die bestehende Freiraumachse wurde auf das Freiraumnetz „BeLEbt & Grün“ mit fünf ortsspezifischen Themenrouten ausgeweitet, welche die örtlichen Besonderheiten und die bedeutenden Grün- und Freiraumverbindungen aufzeigen. Konkrete Empfehlungen wurden in einer Maßnahmenliste zusammengefasst. Diese sollen die Gemeinde bei einer klimawandelangepassten, sozial wirksamen Ortsentwicklung unterstützen.This master’s thesis deals with Green Infrastructure (GI), its elements and their implementation through an open space network in suburban communities, which serve as a link between urban, cultural and natural landscapes. In order to meet today's demands for open space and for the climate, networked multifunctional open space types and GI elements are essential. The revitalisation of community centres is supported by structural measures that respect human proportions and social needs. Availability, accessibility and orientation in the open space, which is created by horizontal and vertical guiding elements, are crucial.Langenzersdorf in Lower Austria served as an illustrative case study for the conceptual development of an open space network. Inspired by the Research-for-Design method, a deficit, potential and criteria analysis were conducted based on reference projects. The results of the literature review, site and criteria analysis show that GI and guiding elements, temporary and permanent measures plus participation processes are needed as building blocks for a liveable open space network. A table designed for the criteria analysis can be used as a template for other projects. Six international reference projects demonstrate the diversity of GI elements and design possibilities. Five types of GI were identified with distinct spatial designs.Deficit and potential analyses of Langenzersdorf‘s open spaces reveal existing deficits, nine potential areas and ten characteristic open space types. A list of measures summarises the recommendations found by the proposed methods. By expanding an existing open space axis into the open space network „BeLEbt & Grün“, consisting of five site-specific routes with different themes, important connections between green and open spaces as well as municipal attractions are shown. The conceptual open space network and the list of measures aim to support the municipality in climate change-adapted, socially effective local development.verfasst von Anita RempetsreiterMasterarbeit Universität für Bodenkultur Wien 2023Mit englischer Zusammenfassun
Innovative monitoring approaches in forest engineering to enhance ecological and economic decision support
No full textGeeignete Methoden zum Monitoring von Holzbereitstellungsprozessen bilden die Grundlage für fundierte wirtschaftliche oder ökologische Entscheidungen. Schon bei der Holzrückung im Sortimentsverfahren fehlen Grundlagen, welche eine vollständige Betrachtung dieses Prozesses erschweren. Mit Hilfe von Maschinendaten und verschiedener Aufnahmetechniken zur Erstellung von 3D Punktwolken wurden diese Wissenslücken in dieser Arbeit aufgegriffen und neue Datenerfassungs- und Auswertemethoden entwickelt, um diese zu schließen. Die Basis-Verfügbarkeit von Gewichts- und Volumeninformationen, als auch die Überwachung der Maschine–Bodeninteraktion im Wald und auf der Forststraße, wurden so als kritisch betrachtet und thematisch aufbereitet. Zur Bereitstellung von Gewichts- und Volumeninformationen, konnte so eine Methode der Realisierung einer Cloud-Daten basierten Kranwaage präsentiert werden, welche speziell für Langzeitauswertungen nutzbare Ergebnisse liefert. Zur Beurteilung von Maschinen-Boden Interaktionen, boten 3D Modelle unterschiedlichen Ursprungs Ansatzpunkte automatisierte Messungen der Veränderung der Oberflächen vorzunehmen. Zur Beurteilung von Bodenschäden, um verschiedene Forstmaschinen vergleichen zu können, diente terrestrisches Laserscanning dazu, manuelle Messungen zu ergänzen oder zu ersetzen, da mit geringerer Messpunkt-Anzahl bereits verlässlichere Aussagen zu einer Maschinenbeurteilung getroffen werden konnten. Im Fokus der Überwachung der Qualitätsverschlechterung von Forststraßen stand die permanente Überwachung im Fokus. Das Konzept eines Ultraschall-basierten Messsystems wurde im Zuge der Beurteilung der Messqualität auf LiDAR Systeme übertragen, wobei eine robuste Methode zur Beurteilung der Drainage der Fahrbahnoberfläche bereitgestellt wurde, welche sich weiter auf Punktwolken auch mit geringer Punktdichte anwenden lässt.Suitable methods for monitoring timber supply processes provide the basis for making informed economic or environmental decisions. However, the lack of basic data makes a complete observation of this process difficult, for example in the case of cut-to-length timber forwarding. With the help of machine data and different recording techniques for the creation of 3D point clouds, these knowledge gaps were addressed in this work, and new data acquisition and evaluation methods were developed to close them. The baseline availability of weight and volume information, as well as the monitoring of machine-ground interactions in the forest and on the forest road, were considered critical and further thematically addressed. For the provision of weight and volume information, a method of realization of a cloud data-based crane scale could be presented, which provides usable results especially for long-term evaluations. For the evaluation of machine-soil interactions, 3D models of different origin provided starting points for automated measurement of the changes to the soil and road surfaces. For the assessment of soil damage, to compare different forestry machines, terrestrial laser scanning was used to complement or replace manual recordings, since with a smaller number of measuring points more reliable conclusions could be drawn from a machine assessment. Continuous monitoring constituted the focus of the monitoring of quality deterioration of forest roads. The concept of an ultrasound-based measurement system was transferred to LiDAR systems in the course of the assessment of the measurement quality. The result was a robust method for the assessment of road surface drainage, which is also applicable to point clouds with limited point density.submitted by Michael StarkeDissertation Universität für Bodenkultur Wien 2023Mit deutscher Zusammenfassun
Validation of marker-assisted selection for bunt resistance QTL in a winter wheat breeding population
No full textSteinbrand des Weizens ist eine wichtige samenbürtige Krankheit bei Winterweizen und wird durch Tilletia laevis, T. caries oder T. controversa ausgelöst. Bereits ein geringer Befallsgrad kann die Qualität des Weizens beeinträchtigen und Ertragseinbußen verursachen. Synthetische Fungizide zur Verhinderung samenbürtiger Krankheiten sind im ökologischen Landbau verboten, daher ist der Biogetreideanbau erheblich gefährdet. Da es bisher keine vollständig wirksame ökologische Behandlung gegen Weizensteinbrand gibt, ist die Entwicklung neuer Bio-Weizensorten mit dauerhafter Resistenz von hoher Relevanz. Ziel dieser Studie ist es, rekombinante Inzuchtlinien (RILs) zu selektieren, die durch quantitative Resistenz-Loci (QTL) widerstandsfähig gegen den Weizensteinbrand sind. Aus einer Kreuzung zwischen den zwei steinbrandresistenten Eltern-Zuchtlinien S5.58 und 702-1102-C wurden 308 RILs entwickelt. Mit KASP-Markern wurde der Allelstatus jeder Linie für insgesamt fünf verschiedene QTL zu bestimmt, die in den Kreuzungseltern vorhanden waren. Diese fünf QTL waren QBt.ifa-1AL, QBt.ifa-1BS, QBt.ifa-7AL, QBt.ifa-7DS und Bt9. Anhand des Marker-Screenings hatten von 308 RILs neun die resistenzverleihenden Allele für vier der fünf QTL geerbt. Die gesamte Population wurde im Feldversuch unter künstlicher Inokulation auf Steinbrandresistenz überprüft. RILs, die mehr als zwei Resistenz-QTL geerbt hatten, waren sehr gering befallen oder befallsfrei, während Linien mit einem oder keinem QTL eine Tendenz zu höheren Befallsstärken aufwiesen. Die KASP-Marker wurden somit durch Phänotypisierung im Feld validiert. Durch die Kombination von Feldversuchen mit der Markerselektion wurden RILs ausgewählt, deren vollständige Resistenz gegen die Weizensteinbrand auf mehreren QTL basiert. Diese Linien können weiter evaluiert und mit lokal angepassten Sorten gekreuzt werden, um die Resistenz gegen Steinbrand in neue Winterweizensorten einzuführen. Schlüsselwörter: Weizensteinbrand, ökologische Weizenzüchtung, KASP, Bt9, QTL.Bunt of wheat is an important seed-borne disease of winter wheat and is caused Tilletia laevis, T. caries or T. controversa. Already a low disease severity can affect wheat quality and cause yield losses. The disease is easy to recognize because the infection causes a strong odor resembling rotten fish. Synthetic fungicides preventing seed-borne diseases are banned in organic agriculture. Therefore, bunt infections are particularly damaging in organic wheat production. Until now, no organic treatment can completely remove spores from infected wheat seeds or prevent infections. Thus, creating new wheat varieties that ideally possess durable resistance has high priority. The aim of this study is to select recombinant inbred lines (RILs) harboring quantitative trait loci (QTL) conferring resistance against common bunt. From a cross between the breeding line S5.58 and the breeding line 702-1102-C, 308 RILs have been developed. KASP markers were used to identify the allelic state of each RIL for in total five different QTL present in the crossing parents. These five QTL were QBt.ifa-1AL, QBt.ifa-1BS, QBt.ifa-7AL, QBt.ifa-7DS and Bt9. Screening with KASP markers revealed that out of 308 RILs, nine had inherited the resistance-conferring alleles for four out of five QTL. Phenotyping of all RILs was carried out in a T. caries inoculated field experiment. RILs that had inherited more than two disease-resistant QTL showed no or low levels of common bunt incidence, whereas lines with one or no QTL had a tendency to higher common bunt incidence. Combining field trial results with KASP marker analysis identified RILs combining four bunt disease resistance QTL and complete common bunt resistance. These eight lines can be further tested and crossed with locally adapted varieties to introduce common bunt resistance in regionally adapted and high quality winter wheat cultivars for both: organic and conventional agriculture.Keywords: Common bunt, organic wheat breeding, KASP, Bt9, QTLsubmitted by Yi-An ChenMasterarbeit Universität für Bodenkultur Wien 2023Mit deutscher Zusammenfassun
Combining microbial reductive dechlorination and nanoscale zero-valent iron for remediation of perchloroethene in groundwater : a field trial in Upper Austria
No full textIm letzten Jahrhundert war der Einsatz chlorierter Kohlenwasserstoffe in der Industrie weit verbreitet und hat zur Entstehung zahlreicher Altlasten geführt. Nun wird nach möglichst effizienten Maßnahmen gesucht, um diese Verunreinigungen des Untergrunds zu sanieren. Der Einsatz biologischer und chemischer in-situ Technologien ist in Österreich bislang unüblich. Sowohl die Bakteriengattung Dehalococcoides als auch nanoskaliges nullwertiges Eisen (nZVI) ermöglichen eine vollständige Dechlorierung von Perchlorethen (PCE) zu nichttoxischem Ethen. Unter anoxischen Bedingungen kann, der durch die Korrosion von nZVI entstehende, H2 von Vorteil für die hydrogenotrophen Dehalococcoides sein. Die Verbindung dieser beiden Ansätze stellt daher ein vielversprechendes in-situ Sanierungsverfahren dar. In dieser Studie wurde ein Feldversuch an einem PCE und Trichlorethen (TCE) kontaminierten Standort in Oberösterreich durchgeführt. Das Experiment wurde in drei Phasen unterteilt. In den ersten beiden Phasen wurde eine bereits vorhandene Dehalococcoides Population durch die Zugabe von Melasse stimuliert, während in der dritten Phase zusätzlich eine nZVI-Suspension zugegeben wurde. Vor-Ort Parameter wurden überwacht und chemische Analysen von zwei Labors durchgeführt. Zusätzlich wurde das Dehalococcoides 16S rRNA-Gen, sowie die Gene von drei reduktiven Dehalogenasen (tceA, bvcA and vcrA) mittels qPCR analysiert, um ein besseres Verständnis des laufenden Dechlorierungsprozesses zu gewinnen. Die Zugabe von Melasse führte zu einer Dechlorierung zu Ethen im Injektionsbrunnen und geringen Konzentrationen an Ethen in zwei von drei Pegel im Abstrombereich. Ein Zusammenhang zwischen den Genen bvcA und vcrA und der Dechlorierung von VC zu Ethen war ersichtlich. Nach der nZVI-Zugabe wurden weitaus höhere Ethen Konzentrationen in diesen drei Brunnen gemessen, die nicht nur auf abiotische, sondern auch biotische reduktive Dechlorierung zurückgeführt werden konnten.In the last century, the widespread use of chlorinated ethenes for industrial purposes has resulted in the creation of numerous contaminated sites. Efforts are now underway to implement optimal remediation measures for these sites. So far, biological and chemical in-situ techniques have not been commonly employed in Austria. The bacterial genera Dehalococcoides as well as nanoscale zerovalent iron (nZVI) are both known to fully dechlorinate perchloroethene (PCE) to nontoxic ethene. Being hydrogenotrophic, Dehalococcoides could benefit from H2 formed during corrosion of nZVI under anoxic conditions. Combining these two systems is a promising approach for in-situ remediation. In this study a field trial was conducted at a site contaminated with PCE and trichloroethene (TCE) in Upper Austria. The experiment was divided into three phases. In the first two phases, an already existing Dehalococcoides population was stimulated by the addition of molasses, while the effects of an additional nZVI slurry were investigated in the third phase. The performance of chemical analysis by two laboratories, along with on-site parameter observation, provided valuable insights into the dechlorination processes. Additionally, monitoring the Dehalococcoides 16S rRNA gene and three reductive dehalogenase genes (tceA, bvcA and vcrA) using qPCR contributed to a deeper understanding of these processes. Following the addition of molasses dechlorination to ethene was observed in the injection well and very low ethene concentrations were measured in two out of three groundwater monitoring wells located in the downstream area. A positive correlation between the bvcA and vcrA gene and the dechlorination to VC and ethene was observed. The combined system revealed much higher ethene concentrations in these three wells and the observed data indicated that not only abiotic but also biotic reductive dechlorination could be held responsible for it.submitted by Lena BrunnerMasterarbeit Universität für Bodenkultur Wien 2023Mit deutscher Zusammenfassun
Host cell related impurities affecting primary and secondary recovery during production of biopharmaceuticals
No full textBakterielle Lysate, die als Ausgangsmaterial für die weitere Proteinverarbeitung verwendet werden, enthalten oft eine Vielzahl von Prozess-Verunreinigungen, darunter Wirtszellproteine, Nukleinsäuren, Lipide und Zellmembran Bruchstücke. Diese Verunreinigungen können die Effizienz und Wirksamkeit der primären und nachfolgenden sekundären Aufreinigungsprozesse erheblich beeinflussen. In dieser Arbeit wurden die Auswirkungen von Wirtszellverunreinigungen auf die primäre und sekundäre Aufreinigung anhand von zwei Forschungsschwerpunkten untersucht. Die Hypothese lautet, dass insbesondere doppelsträngige DNA (dsDNA) erhebliche Auswirkungen auf die Performance der einzelnen Aufreinigungsschritte hat. Die erste Forschungsfrage fokussierte sich auf die Untersuchung der Blockierung von Membranen während der Sterilfiltration von bakteriellen Lysaten. Da die Analyse komplexer Lysate eine Herausforderung darstellt, wurde dafür ein Portfolio fortschrittlicher Analysemethoden erfolgreich etabliert. Außerdem, da dsDNA stark negativ geladen ist, wurden unerwünschte elektrostatische Wechselwirkungen festgestellt, die sich direkt auf die Filtrationseffizienz und -ausbeute auswirken. In der zweiten Forschungsstudie wurde der Massentransfer von Proteinen in chromatographischen Medien für eine reine Proteinlösung und ein komplexes Zelllysat, welches das Zielprotein beinhaltet, verglichen.Zusammenfassend zeigen beide Studien die Bedeutung der Berücksichtigung von dsDNA und ihrer Auswirkungen auf die Filterkapazität bei der Klärung von bakteriellen Lysaten sowie auf den Protein-Massentransfer in chromatographischen Medien. Das Verstehen dieser Faktoren ist bei der Prozessoptimierung und -gestaltung in der biopharmazeutischen Produktion von entscheidender Bedeutung, um letztendlich die Filtration sowie die chromatographische Effizienz und Produktausbeute zu verbessern. Basierend auf diesem Wissen können zusätzliche Skalierungsprozesse mit reduziertem Arbeitsaufwand durchgeführt werden.Bacterial cell lysates, utilized as starting materials for further downstream processing, often contain a diverse array of process related impurities, including host cell proteins, nucleic acids, lipids, and cellular debris. These impurities can significantly influence the efficiency and efficacy of primary and subsequent secondary recovery processes. In this work, the impact of host cell impurities on primary and secondary recovery were investigated in the frame of two research topics. It is hypothesized that in particular double stranded DNA (dsDNA) has major effects on downstream processing performance. The first research topic concerned the investigation of membrane fouling during sterile filtration of cell lysates. Since analysis of complex cell lysates is challenging, a portfolio of advanced analytics was successfully established for the characterization of the cell lysate. Moreover, since dsDNA is highly negatively charged, undesired electrostatic interactions were characterized which directly had an impact on filtration efficiency and yield. Regarding the second research topic, mass transfer of proteins in chromatographic media was investigated and compared for a purified protein solution and for a complex cell lysate containing the protein of interest. Altogether, a substantial impact of dsDNA on step efficiency was confirmed in both research studies.In conclusion, the studies highlight the significance of considering dsDNA and its impact on filter capacity during bacterial cell lysate clarification as well as on protein mass transfer in chromatographic media. Understanding these factors is instrumental in optimizing process and design in biopharmaceutical production, ultimately enhancing filtration as well as chromatographic capture efficiency and product yield. Additionally, experimental workload is substantially reduced if this knowledge is successfully applied for process scale-up.submitted by Markus C. BergDissertation Universität für Bodenkultur Wien 2023Mit deutscher Zusammenfassun
Analysis of isomeric N-glycans with PGC-ESI-MS
No full textDie Protein Glykosylierung ist eine posttranslationale Modifikation, die praktisch alle Aspekte der Biologie betrifft. Die Glykan-Biosynthese ist ein Prozess, der von den aufeinanderfolgen-den Reaktionen von Glykosyltransferasen und Glykosidasen abhängt, was zu einer nahezu unendlichen Anzahl möglicher Glykanstrukturen führt. Fehlerhafte Glykosylierung wird als Biomarker für viele Krankheiten verwendet, was jedoch die eindeutige Identifizierung von Glykanstrukturen in komplexen Mischungen voraussetzt. Diese Dissertation stellt eine Stra-tegie zur isomer-spezifischen N-Glykan-Analyse vor, die eine Retentionszeitbibliothek für die poröse Graphitkohlenstoff-chromatographie (PGC) mit MS Detektion verwendet. Der erste Teil der Arbeit konzentrierte sich auf die Biosynthese isomerer N-Glykanstrukturen beste-hend aus 5 Hexosen, 4 N-Acetylhexosaminen und 1 Fukose mit Hilfe rekombinant exprimier-ter Glykosyltransferasen und Glykosidasen. Zusätzlich wurde ein „Glyco-Time Grid (TiGr)“ mit isotopenmarkierten N-Glykanen als internen Standards entwickelt, um die erfassten Re-tentionszeiten der biosynthetisierten Glykane zu normalisieren. Die Anwendung dieser Stra-tegie führte zur Identifizierung von hybriden N-Glykanen mit galactosyliertem und sogar Lewis X enthaltendem bisected N-Acetylglucosamin im menschlichen Gehirn, welche zuvor noch nicht entdeckt wurden. Der zweite Teil der Arbeit konzentrierte sich auf eine umfas-sendere isomer-spezifische Analyse des N-Glykoms des menschlichen Gehirns basierend auf der entwickelten Methode. Um dieses Ziel zu erreichen, haben wir die biosynthetische N-Glykan-Bibliothek um Glykane erweitert, die typischerweise im Gehirn vorkommen sollten. Die Anwendung dieses Ansatzes in Kombination mit Negativmodus-MS/MS führte zur ein-deutigen und isomer-spezifischen Zuordnung der meisten Hauptpeaks, einschließlich der Identifizierung von HNK-1-Epitop enthaltenden Glykanen, einer bisecting Sialyl-Lactose und Strukturen mit Fukose und GalNAc am selben Arm.Protein glycosylation is a crucial post-translational modification, which affects virtually all aspects of biology. Glycan biosynthesis is a non-template driven process which depends on the sequential actions of glycosyltransferases and glycosidases, resulting in an almost infi-nite number of possible structures. Aberrant glycosylation is used as a biomarker for health and disease, which relies on the unambiguous identification of glycan structures in complex mixtures. This cumulative dissertation presents a strategy for isomer-specific N-glycan anal-ysis by utilizing a retention time library for porous graphitic carbon chromatography with mass spectrometric detection. The first part of the work focused on the chemoenzymatic generation of isomeric N-glycan structures with the composition of 5 hexoses, 4 N-acetylhexoseamines and 1 fucose residues with the help of recombinantly expressed glyco-syltransferases and glycosidases. Furthermore, we developed a “glyco-time grid (TiGr)” with isotope labelled N-glycans as internal standards in order to normalize the acquired retention times. The application of this strategy to the human brain N-glycome led to the identification of hybrid-type glycans with galactosylated and even Lewis X containing bisected N-acetylglucosamine, which have not yet been discovered in a natural source. The second part of the work focused on the detailed, isomer-specific analysis of the human brain N-glycome based on standardized porous graphitic carbon (PGC)-LC-MS/MS. To achieve this goal, we extended the biosynthetic N-glycan library with glycans carrying substitutions typically occur-ring in the brain. The application of this approach combined with negative mode MS/MS to the human brain N-glycome led to the unambiguous and isomer specific assignment of most major peaks, including the identification of HNK-1 containing glycans, a bisecting sialyl-lactose and structures with fucose and N-acetylgalactosamine on the same arm.submitted by Johannes HelmDissertation Universität für Bodenkultur Wien 2023Mit deutscher Zusammenfassun
Challenges of multilevel climate governance: the case of the Autonomous Province of Bolazano/Bozon
No full textEine effektive Klimapolitik erfordert aufgrund ihres transsektoralen Charakters neben der horizontalen auch eine vertikale Integration in verschiedene politische Ebenen, insbesondere in dezentralen Systemen mit differenzierten Zuständigkeiten. Das Ziel dieser Arbeit ist es, die Klimapolitik der autonomen Provinz Bozen im Lichte dieser Multi-Level-Governance zu analysieren, wobei der besondere Status der Provinz innerhalb des italienischen politischen Systems vordergründig berücksichtigt wird. Fragen nach den potentiellen und letztlich ausgenutzten politischen Handlungsspielräumen sowie der tatsächlichen Wirksamkeit der provinziellen Klimapolitik stehen im Vordergrund der Arbeit, ebenso wie jene der Adäquanz des auf Provinzebene vorherrschenden Soft-Law-Ansatzes und des Grades der gesetzlichen Verankerung der dabei postulierten Ziele und Maßnahmen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Maßnahmen und Ziele der provinziellen Klimastrategie keine adäquate gesetzliche Verankerung erfuhren und die Klimapolitik nicht im Sinne der übergeordneten Zielsetzungen gestalten konnten, was den grundsätzlichen strategieorientierten Ansatz in Frage stellt. Das aus Sicht der Provinz wesentlichste Element in der klimapolitischen Mehrebenendynamik ist die europäische Gesetzgebung, die entweder über nationale Normen durchgesetzt oder direkt in provinzielles Recht übersetzt wird. Die nationale Ebene selbst spielt im untersuchten Mehrebenensystem aus Sicht der Provinz nur eine untergeordnete Rolle. Ungenutzte Handlungsspielräume ergeben sich vor allem im Bereich der Raumplanung, während auch im Energie-, Gebäude- und Verkehrssektor im Rahmen übergeordneter Mindeststandards zusätzlicher Handlungsbedarf besteht. Die Zielformulierung der Provinz ist durchaus ambitioniert, es bedarf allerdings noch einer umfassenden gesetzlichen Verankerung der jeweiligen Maßnahmen, um deren Umsetzung letztlich zu gewährleisten, sei es durch sektorspezifische oder auch übergreifende klimapolitische Gesetzgebung.Climate policy is a broad and across political sectors widely differentiated topic. Next to therefore necessary horizontal climate policy integration, an additional vertical dimension comes into play, especially in decentralized political systems with varying competences between different political levels. The aim of this work is to analyse the climate policy system of the Autonomous Province of Bolzano in the light of this multi-level governance, considering its special status within the Italian political system. Thereby, questions regarding the potential and in the end exploited political scope for climate action as well as the effectiveness of provincial climate policy arose. The appropriateness of the provincial dominant soft-law approach and finally the degree of legislative anchoring of respective goals are tried to be answered as well. The results show that the measures and goals of the respective climate strategies did not find adequate legislative anchoring and thus were not able to shape climate developments as the province intended to do, questioning the fundamental provincial, strategy-focused policy approach. However, the main driver for provincial climate action can be considered European legislation, either enforced via national standards or directly translated into provincial law, while the national level itself only plays a subordinate role in the investigated multi-level policy system. Unexploited scope of action arises especially in the trans-sectoral field of spatial planning, while additional action is required also in the energy-, building- and transport sectors, within the limits of higher-level minimum standards. Thus, while the province shows ambition in formulating targets and climate strategies, comprehensive legal anchoring of respective measures is still needed in order to guarantee its implementation, be it via sector-specific or rather overarching climate policy legislation.submitted by Michael PörnbacherMasterarbeit Universität für Bodenkultur Wien 202