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Amtliche Bekanntmachungen, 55. Jahrgang, Nr. 65
No full textPrüfungsordnung für den konsekutiven Masterstudiengang „Geodetic Engineering“ der Agrar-, Ernährungs- und Ingenieurwissenschaftlichen Fakultät der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn vom 20. August 202
Precision Weed Management Enabled by Robotic and Robotics Vision
Get PDFIn recent decades, traditional crop and weed management has heavily relied on herbicides and mechanical weeding. These methods have caused significant environmental and agricultural challenges. Over 2 million tons of herbicides are used annually globally, raising concerns about food safety, environmental harm, and human health risks. Weed resistance to herbicides is a growing problem, with over 500 cases reported worldwide. Meanwhile, consumer demand for organic, chemical-free food pushes farmers to reduce agrochemical use while maintaining high yields. This situation highlights the urgent need for innovative, sustainable farming solutions.
This thesis explores precision agriculture technologies, focusing on biodiversityaware robotic systems for plant-level weeding in arable farms. We tried to address the limitations of conventional weed management, by proposing advanced robotic solutions using machine vision, deep learning, and autonomous navigation for sustainable and targeted interventions in the real world. The core innovation is centered on developing a novel precision weeding and crop-monitoring robot platform called BonnBot-I. This platform is equipped with advanced sensors and computational tools to conduct autonomous operations in diverse arable farming environments.
One of the main topics in agricultural autonomy is performing reliable autonomous navigation in cluttered farming environments with poor global localization accessibility like GPS. Considering the fact that still a large portion of the arable farms are not seeded using GPS-guided systems, integration of local observations-based navigation methods could relieve environmentally posed challenges for robots to achieve reliable navigation and minimize crop damage. Hence, we introduce a vision-based navigation approach that guides the BonnBot-I through rows of crops with different canopy types and cultivars relying only on the real-time camera data.
A central aim of this thesis is to establish a robust framework for developing robots capable of conducting precise, plant-specific weed and crop management in arable farms that feature a variety of cultivars and weed densities. Hence an accurate crop and weed monitoring system is needed to shape weeding strategies based on the presence of plant instances. To fulfill this requirement, BonnBot-I incorporates cutting-edge instance-based semantic segmentation and trackingvia-segmentation methods. Our approach enables the identification and tracking of individual plants in real time, categorizing them by species, size, growth stage, and precise location under actual field conditions. These advanced systems allow us to implement eco-friendly weeding strategies tailored to specific plants in real agricultural settings. This innovation enables plant-level prioritization and the execution of targeted interventions based on each plants unique needs using BonnBot-I’s novel weeding tool. BonnBot-Iis equipped with a specialized weeding tool, including independently controllable linear axes and spray nozzles, facilitating these selective interventions. This design enables BonnBot-I to perform highly precise applications, significantly reducing the need for agrochemicals and minimizing the environmental impact associated with traditional broadcast methods.
In conclusion, this thesis demonstrates how robotics and artificial intelligence (AI) can profoundly reshape the future of crop management through innovative biodiversity-aware and plant-specific weeding practices. By integrating advanced machine vision, deep learning, and autonomous navigation, BonnBot-I provides a unique approach to sustainable agriculture that respects biodiversity and prioritizes environmental health. Unlike traditional weeding methods that rely on uniform herbicide application or mechanical removal, which often harm surrounding crops and ecosystems, BonnBot-I offers precision interventions tailored to individual plants.In den letzten Jahrzehnten hat sich das traditionelle Unkraut- und Pflanzenmanagement stark auf Herbizide und mechanische Unkrautbekämpfung
verlassen. Diese Methoden haben erhebliche ökologische und landwirtschaftliche Herausforderungen mit sich gebracht. Weltweit werden jährlich über 2 Millionen Tonnen Herbizide eingesetzt, was Bedenken hinsichtlich der Lebensmittelsicherheit, Umweltschäden und Gesundheitsrisiken für den Menschen aufwirft. Die Resistenz von Unkräutern gegen Herbizide ist ein wachsendes Problem, mit über 500 gemeldeten Fällen weltweit. Gleichzeitig drängen Verbraucher auf organische, chemiefreie Lebensmittel, was Landwirte dazu zwingt, den Einsatz von Agrochemikalien zu reduzieren und gleichzeitig hohe Erträge aufrechtzuerhalten. Diese Situation verdeutlicht die dringende Notwendigkeit innovativer, nachhaltiger Lösungen für die Landwirtschaft.
Diese Dissertation untersucht Technologien der Präzisionslandwirtschaft, mit einem besonderen Fokus auf biodiversitätsbewusste robotische Systeme für pflanzenindividuelle Unkrautbekämpfung auf Ackerflächen. Wir haben versucht, die Einschränkungen konventioneller Unkrautmanagementmethoden zu überwinden, indem wir fortschrittliche robotische Lösungen unter Einsatz von maschinellem Sehen, Deep Learning und autonomer Navigation für nachhaltige und gezielte Interventionen in realen Anwendungen vorschlagen. Die zentrale Innovation konzentriert sich auf die Entwicklung einer neuartigen Plattform für Präzisionsunkrautbekämpfung und Pflanzenüberwachung namens BonnBot-I. Diese Plattform ist mit fortschrittlichen Sensoren und Rechenwerkzeugen ausgestattet, um autonome Operationen in verschiedenen Ackerbauumgebungen durchzuführen.
Ein Hauptthema der landwirtschaftlichen Autonomie ist die zuverlässige autonome Navigation in unübersichtlichen landwirtschaftlichen Umgebungen mit eingeschränkter globaler Lokalisierung, wie GPS. Angesichts der Tatsache, dass immer noch ein groSSer Teil der Ackerflächen nicht mit GPS-gestützten Systemen eingesät wird, könnte die Integration von Navigationsmethoden, die auf lokalen Beobachtungen basieren, dazu beitragen, Umweltprobleme zu lösen, die zuverlässige Navigation ermöglichen und Pflanzenschäden minimieren. Daher stellen wir einen visionbasierten Navigationsansatz vor, der den BonnBot-Idurch Pflanzenreihen mit unterschiedlichen Kronentypen und Kultivaren allein auf Basis von Echtzeitkameradaten führt.
Ein zentrales Ziel dieser Dissertation ist es, ein robustes Framework für die Entwicklung von Robotern zu etablieren, die in der Lage sind, präzise, pflanzenin dividuelle Unkraut- und Pflanzenpflege auf Ackerflächen mit einer Vielzahl von Kultivaren und Unkrautdichten durchzuführen. Dafür ist ein genaues Überwachungssystem für Pflanzen und Unkraut erforderlich, um Unkrautbekämpfungsstrategien auf Grundlage der vorhandenen Pflanzeninstanzen zu gestalten. Um dieses Ziel zu erreichen, integriert BonnBot-Ifortschrittliche instanzbasierte semantische Segmentierungs- und Tracking-via-Segmentierungs-Methoden. Unser Ansatz ermöglicht es, einzelne Pflanzen in Echtzeit zu identifizieren und zu verfolgen, sie nach Art, GröSSe, Wachstumsstadium und genauer Position unter realen Feldbedingungen zu kategorisieren. Diese fortschrittlichen Systeme erlauben es, umweltfreundliche Unkrautbekämpfungsstrategien umzusetzen, die auf spezifi sche Pflanzen in realen landwirtschaftlichen Umgebungen zugeschnitten sind. Diese Innovation ermöglicht die Priorisierung auf Pflanzenebene und die Durchführung gezielter Interventionen basierend auf den individuellen Bedürfnissen jeder Pflanze mithilfe des neuartigen Unkrautbekämpfungswerkzeugs von BonnBot-I.
BonnBot-I ist mit einem spezialisierten Unkrautbekämpfungswerkzeug ausgestattet, das unabhängig steuerbare Linearschienen und Sprühdüsen umfasst, um diese selektiven Interventionen zu erleichtern. Dieses Design ermöglicht es BonnBot-I, hochpräzise Anwendungen durchzuführen, den Bedarf an Agrochemikalien erheblich zu reduzieren und die mit herkömmlichen Methoden verbundenen Umweltauswirkungen zu minimieren. AbschlieSSend zeigt diese Dissertation, wie Robotik und künstliche Intelligenz (KI) die Zukunft des Pflanzenmanagements durch innovative biodiversitätsbewusste und pflanzenindividuelle Unkrautbekämpfungspraktiken grundlegend verändern können. Durch die Integration fortschrittlicher maschineller Bildverarbeitung, Deep Learning und autonomer Navigation bietet BonnBot-Ieinen einzigartigen Ansatz für nachhaltige Landwirtschaft, der die Biodiversität respektiert und die Umweltgesundheit priorisiert. Im Gegensatz zu herkömmlichen Unkrautbekämpfungsmethoden, die auf eine einheitliche Anwendung von Herbiziden oder mechanische Entfernung setzen und oft umliegende Pflanzen und Ökosysteme schädigen, bietet BonnBot-Ipräzise Eingriffe, die individuell auf einzelne Pflanzen abgestimmt sind
Der Zusammenhang von Gehirnstruktur und der Wahrnehmung sozialer Berührungsreize im Kontext von Kindheitstraumata
Get PDFZiel: Diese Dissertation untersucht den Zusammenhang zwischen Kindheitstraumata, strukturellen Veränderungen des Gehirns und der Wahrnehmung sozialer Berührungsreize bei Erwachsenen.
Methodik: 92 ProbandInnen unterschiedlicher Traumabelastung wurden mittels klinischem Interview, psychometrischen Fragebögen (u.a. CTQ, BDI II, CAPS, STQ) und einem fMRT-Experiment zu sozialen Berührungen sowie interpersoneller Distanz untersucht. Die Teilnehmenden wurden anhand der CTQ-Scores in drei Gruppen eingeteilt. Die Auswertung umfasste Verhaltensdaten, morphometrische Gehirndaten (VBM) und Korrelationen zwischen den erhobenen Parametern.
Ergebnisse: 60,9% der Teilnehmenden berichteten mindestens eine Form von Kindheitstrauma. Personen mit höherem Traumabelastungs-Score bewerteten insbesondere schnelle soziale Berührungen signifikant weniger beruhigend als Kontrollgruppen, zeigten eine stärkere Aversion gegenüber Berührungen und wiesen größere interpersonelle Distanzen auf. MRT-Analysen ergaben bei Betroffenen signifikant verminderte Volumina in Hippocampus, Amygdala, posteriorer Insula und somatosensorischem Cortex. Ein direkter statistischer Zusammenhang zwischen den beobachteten Volumenveränderungen und der veränderten Wahrnehmung sozialer Berührung konnte nicht nachgewiesen werden.
Schlussfolgerung: Kindheitstraumata beeinflussen die subjektive Wahrnehmung und Bewertung sozialer Berührung sowie das Volumen spezifischer Hirnareale. Die individuelle Wahrnehmung sozialer Berührung scheint jedoch weniger direkt durch strukturelle Hirnveränderungen bestimmt zu sein, sondern eher im Kontext aversiver Einstellungen zum interpersonellen Kontakt als Folge erlernter Coping-Strategien. Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung der Berücksichtigung interpersoneller Distanz und Berührungsaversion in Prävention und Therapie nach Kindheitstrauma. <br/
Abgrenzung unterschiedlicher Subtypen des Mastzellaktivierungssyndroms mithilfe einer Clusteranalyse : Eine retrospektive Analyse
Get PDFDie vorliegende Arbeit behandelt die erstmalige Anwendung von Cluster- und Assoziationsanalysen beim Mastzellaktivierungssyndrom. Bei diesem handelt es sich um eine bisher wenig erforschte, schwer greifbare Erkrankung mit mannigfaltigen Symptomen in verschiedenen Organsystemen. Ziel dieser Arbeit war es, klinisch relevante Subgruppen von Patienten mit diesem Krankheitsbild herauszuarbeiten, um die Diagnostik zu erleichtern und die Therapie zu verbessern.
Die Datenbasis dafür bildete ein Fragebogen, der von 250 diagnostizierten Patienten vorlag und verschiedene Symptome und Auslöser abgefragt hatte. Zudem wurden bestimmte krankheitsspezifische Laborparameter und Grunddaten berücksichtigt. Mit den gewonnenen Daten wurden Cluster- und Assoziationsanalysen durchgeführt, um Muster in den Angaben der Patienten zu erkennen. Aufgrund der Datenstruktur kamen hierarchische und Two-Step Clusteranalysen zur Anwendung.
Final konnten drei Cluster gebildet werden: Cluster 1, die „high responder“, zeigte eine starke Reaktion auf Hitze und Kälte. Cluster 2, die „intermediate responder“, reagierte ebenfalls auf Hitze, jedoch nicht auf Kälte. Cluster 3, die „low responder“, hatte eine insgesamt geringere Reaktion auf thermische Auslöser. Darüber hinaus gaben das high- und intermediate responder Cluster häufiger die in der Checkliste aufgeführten Beschwerden an als das low responder Cluster. Mithilfe der Assoziationsanalysen wurden signifikante Zusammenhänge zwischen Symptomen und Auslösern festgestellt. So war körperliche Anstrengung mit dermatologischen Beschwerden und Histaminkonsum mit abdominellen Beschwerden assoziiert und neurologische Beschwerden traten häufig zusammen mit anderen Symptomen auf.
Die Ergebnisse der Analysen zeigen, dass eine differenzierte Betrachtung von Symptomen und Auslösern zu einer besseren klinischen Einschätzung von Patienten führen kann. Dadurch können sich individuelle Behandlungsstrategien ergeben, die, im Sinne der personalisierten Medizin, zu einer verbesserten Symptomkontrolle führen können. Mit den Erkenntnissen dieser Arbeit wurde eine Grundlage gebildet, die Anlass für weitere Studien bietet. Folgestudien sollten im besten Fall im longitudinalen Design mit hohem Skalenniveau durchgeführt werden
Cross-Lingual Ontology Matching and Enrichment
Get PDFThe Semantic Web has emerged as a foundational paradigm for representing and interlinking data in a semantically meaningful manner. Central to this paradigm are ontologies, pivotal for encapsulating spatial knowledge and fostering a standardized comprehension of information. However, the multilingual nature of global communication presents challenges to the seamless interoperability and effective utilization of ontologies, such as semantic ambiguity across languages and the limited availability of bilingual dictionaries.
This thesis aims to tackle these challenges by developing innovative approaches to utilizing multilingual data in order to enrich ontologies across different languages. The ultimate goal is to facilitate semantic interoperability and the exchange of knowledge across ontologies in a multilingual context. Key steps towards this goal have been taken by proposing approaches for cross-lingual ontology matching and enrichment, accompanied by the development of a comprehensive metrics suite to assess the quality of the enrichment process.
In order to achieve this goal, a cross-lingual ontology matching approach is introduced to align ontologies cohesively before the enrichment process. This approach provides a robust framework for evaluating various similarity measures across languages, empowering researchers to select the most suitable measures for their endeavors.
Cross-lingual ontology enrichment is identified as a cornerstone, enabling the representation of domain-specific knowledge written in different languages through enriching ontologies with additional linguistic and semantic content. We proposed approaches for enriching ontologies by leveraging information from unstructured multilingual text corpora and diverse ontological resources, producing multilingual ontologies. These approaches promote the efficient integration and sharing of knowledge across systems that operate in multilingual contexts.
One of the main obstacles to improving the quality of the enrichment process is ensuring the accuracy and relevance of additional information. Therefore, a thorough analysis of factors influencing the enrichment process has been conducted, resulting in the innovation of a comprehensive quality metrics suite.
Through empirical evaluations and real-world use cases, the efficacy and applicability of the proposed approaches are demonstrated, highlighting their potential to facilitate seamless cross-lingual communication, enhance knowledge sharing, promote semantic interoperability, and promote cultural diversity in the Semantic Web
Entwicklung und Anwendung verschiedener ELISA-Verfahren zum Nachweis von plasmatischem und thrombozytärem Gerinnungsfaktor V
Get PDFDer Gerinnungsfaktor V (FV) ist ein Bestandteil der plasmatischen Gerinnungskaskade. Der gesamte Prozess mit allen beteiligten Komponenten, Regulationsmechanismen, Interaktionen und Abläufen wird als Hämostasesystem bezeichnet. Faktor V stellt ein zentrales Protein mit vielfältiger Funktion innerhalb der Blutgerinnung dar. Es existieren unterschiedliche Varianten des Faktor V, welche sich strukturell und funktionell unterscheiden. Bisher ist unter anderem bekannt, dass etwa 80% des Gesamtbestandes an Faktor V im Plasma vorliegt und etwa 20%, teils in aktivierter Form, sich gespeichert in den Thrombozyten befinden. Die heutigen Erkenntnisse über die prozentuale Verteilung von plasmatischem und thrombozytärem Faktor V und die Quantifizierung beruhen auf den in 1982 publizierten Studien von Tracy et. al. Mit der hier vorgelegten Arbeit sollte eine auf diskriminierenden ELISA-Methoden basierende Quantifizierung des Faktor V erfolgen. Um plasmatischen und thrombozytären Faktor V quantitativ bestimmen zu können, wurden in der hier vorgelegten Arbeit vier Sandwich-ELISA entwickelt, welche durch die Kombination verschiedener Fänger- und Detektionsantikörper die unterschiedlichen Varianten des FV spezifisch erfassen sollten.
Unter Anwendung dieser ELISA-Verfahren wurde die Konzentration von FV sowohl in Plasmaproben als auch in Thrombozytenlysaten von gesunden Blutspendern bestimmt. Hierbei zeigten sich im Rahmen der Bestimmung von plasmatischem FV vergleichbare Messwerte unter Anwendung der vier verschiedenen ELISA-Verfahren, was deren Eignung zur Erfassung von plasmatischem FV prinzipiell bestätigte. Hier zeigte sich eine mittlere Konzentration von 3,83 +/- 0,23 µg je ml Plasma. Bei der Bestimmung von thrombozytärem Faktor V zeigten sich jedoch deutliche Unterschiede bezüglich der erhaltenen Testergebnisse. So wurden, wie auch zu erwarten war, die höchsten Messwerte im Bereich von 0,1024µg je ml Lysat (Standardabweichung 0,95) mit einem polyklonalen Testansatz erreicht (ELISA #2), welcher nicht in der Lage war zwischen den verschiedenen Formen des FV zu unterscheiden. Andererseits stand mit einer spezifisch die leichte Kette des FV fangenden und die schwere Kette des FV detektierenden Antikörperkonstellation ein Assay zur Verfügung (ELISA #3), der vornehmlich die nichtaktivierte Form des FV erfasste. Unter Anwendung dieses Testverfahrens wurde in den Lysatproben lediglich eine FV-Konzentration von 0,0189 µg/ml (Standardabweichung 0,088) ermittelt. Diese Ergebnisse zeigen in Kombination auf, dass FV in Thrombozyten hauptsächlich in aktivierter Form vorliegt.
Des Weiteren zeigte sich, dass ein gegen die Aminosäuren 500-513 der schweren Kette des FV affinitätsgereinigter, polyklonaler Antikörper nicht in der Lage war an aktivierten FV zu binden. Während hierbei die biochemischen Hintergründe nicht geklärt werden konnten, wurden diese Ergebnisse durch Bindungsanalysen mittels Bio-Layer-Interferometrie bestätigt. Zudem konnten mit einem weiteren ELISA (#4) ein Setting entwickelt werden, das unter Fangen der leichten Kette des FV einen polyklonalen Read-Out auch in Thrombozytenlysaten lieferte.
Das anteilige Vorkommen von Faktor V im Plasma und in den Thrombozyten wurde in dieser Studie mit 97% zu 3 % bestimmt. Auch konnten Erkenntnisse über den Aktivierungszustand des Faktor V im Thrombozyten gewonnen werden. Somit bilden die in dieser Arbeit vorgestellten ELISA-Tests die Grundlage für weiterführende Untersuchungen, etwa bezüglich des Blutungsrisikos bei Patienten mit einem Faktor V Mangel
Die Rolle des angeborenen Immunsystems bei der Induktion von Stoffwechselprozessen in Makrophagen
Get PDFDer 2‘3‘-cyclic GMP-AMP (cGAMP)-Synthase (cGAS)-Stimulator des IFN-Gene (STING)-Signalweg, kann Infektionen und zellulären Stress durch die Erkennung von zytosolischer DNA wahrnehmen. Nach der Bindung eines Liganden produziert cGAS den zyklischen Dinukleotid-Botenstoff cGAMP, der seinen Rezeptor STING aktiviert. Aktives STING initiiert die Genexpression durch die Transkriptionsfaktoren IFN-regulatorischer Faktor 3 (IRF3) und NF-kB und induziert Autophagie. Ob STING jedoch Veränderungen im Stoffwechsel von Makrophagen hervorrufen kann, ist bisher unbekannt. In dieser Studie berichten wir, dass der STING-Signalweg das Enzym ATP-Citrat-Lyase (ACLY) durch Phosphorylierung in menschlichen Makrophagen aktiviert. Mithilfe genetischer und pharmakologischer Eingriffe zeigen wir, dass STING ACLY über seinen primären nachgeschalteten Signalgebungseffektor TANK (TRAF-Familienmitglied-assoziierter NF-kB-Aktivator)-bindende Kinase 1 (TBK1) ansteuert. Wir identifizieren außerdem, dass TBK1 den Zellstoffwechsel nach cGAMP-Behandlung verändert. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass die durch STING vermittelte metabolische Reprogrammierung die zelluläre Antwort auf die DNA-Erkennung zusätzlich zur Aktivierung von Transkriptionsfaktoren und der Induktion von Autophagie anpasst
From Comments to Cognition: How online comments on social media influence personal opinion
Get PDFSocial media has become central in our daily life, serving both as a mean of interpersonal connection and as a primary source of news consumption. This doctoral dissertation investigates the behavioral and neuroimaging effects of online comments written below news headlines posted on social media platforms. We developed a novel behavioral paradigm to address limitations in previous research. This behavioral paradigm was validated using a sample of around 440 individuals from U.S. and Germany. Results indicated that participants consistently updated their opinions in accordance with the sentiment expressed in the comments. The degree of opinion change was significantly greater when participants had both strong pre-existing attitudes toward the topics and when they had high confidence in their initial opinions about the news headlines. Susceptibility to social influence was mitigated by the level of digital maturity. Subsequently, the behavioral task was adapted for fMRI compatibility. In a fMRI study with 41 participants, we corroborated our previous behavioral findings showing participants updating their opinions following the sentiment expressed in the comments. The update was significantly greater both when comments were incongruent with participants’ initial opinions and when their initial opinion was weak. Comment congruence with initial opinions also led to increased opinion polarization. Neuroimaging data revealed activation in the theory of mind network when participants read comments related to the news headlines compared to irrelevant comments. The activation was smaller for comments incongruent with participants’ initial opinions, possibly signifying a motivation not to engage with divergent viewpoints. In conclusion, this doctoral thesis demonstrates the powerful influence of online comments on social media in shaping public opinion on important contemporary issues, with potential implication for societal decision-making
Synthese und Charakterisierung tetraederförmiger metallosupramolekularer Komplexe aus chromophoren Liganden
Get PDFDie vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Planung, Synthese und Charakterisierung von neuen tetraederförmigen metallosupramolekularen Käfigkomplexen, in welche insbesondere auf dem Chromophor Perylen aufbauende Liganden implementiert wurden, aber auch weitere auf Naphthalin und Pyromellitsäure basierende Liganden Anwendung fanden.
Hierzu wurden der Symmetry-Interaction-Ansatz und seine Weiterentwicklung der Subcomponent Self-Assembly-Ansatz als mächtige Werkzeuge zur Planung der gewünschten Strukturen verwendet. Die verschiedenen dafür benötigten Komponenten wurden als lineare Diaminprotoliganden entworfen, die dann mit Aldehydkomponenten gemäß des Subcomponent Self-Assembly-Ansatzes zu kantenverbrückenden Chelatliganden kondensieren und mit geeigneten Metallionen die gewünschten Komplexstrukturen in Form von M4L6-Tetraedern bilden.
Dazu wurden die Diaminprotoliganden synthetisiert und ebenso wie ihre Vorläufermoleküle analytisch charakterisiert. Auf diese Weise konnte eine ganze Reihe an verschiedenen Liganden erhalten werden. Dazu zählten ein aus Pyromellitsäure abgeleiteter Bisimidligand, ein Naphthalinbisimidligand sowie ein rückgratsubstituierter Naphthalinbisimidligand und zwölf verschiedene Perylenbisimidliganden mit unterschiedlichen Substitutionen.
Die Naphthalin- und zahlreichen Perylenderivate, die während der präparativen Arbeiten auf dem Weg zu den Zielverbindungen erhalten wurden, zeigten facettenreiche optische Eigenschaften. Durch die verschiedenen Substitutionen wurde eine breite Palette an Molekülen mit unterschiedlichen visuell beobachtbaren Farbphänomenen erhalten. Dementsprechend wurden spektroskopische Vergleiche der optischen Eigenschaften der erhaltenen Chromophore vorgenommen.
Aus den Liganden resultierend konnten diverse tetraederförmige Komplexe durch die systematische Variation verschiedener Bausteine erhalten und charakterisiert werden. Der Aufbau der Komplexe gelang dabei über den dynamischen Einsatz verschiedener Aldehyde in Kombination mit den synthetisierten Diaminprotoliganden sowie Eisen(II)- und Zink(II)salzen.
Zusätzlich zu den in vielen Größen und unterschiedlichen Varianten erhaltenen diamagnetischen Eisen(II)-Komplexen zeigten einige der erhaltenen Eisen(II)-Komplexe ein spannendes paramagnetisches Verhalten, während die erhaltenen Zink(II)-Komplexe diamagnetisch vorlagen.
Es gelang außerdem mittels eines Spin-Übergangsprozesses durch gezieltes Einstellen der Temperatur schaltbare Eisen(II)-Komplexe zu erhalten und deren temperaturabhängiges Spin-Übergangsverhalten nahe Raumtemperatur mit verschiedenen NMR-Methoden zu analysieren und dieses Verhalten in Abhängigkeit der Temperatur zu beschreiben
SOX10 as a novel target in melanoma: a proteomics-based approach to expanding druggability
Get PDFQuestion: Advanced melanoma is a life-threatening condition with considerable metastatic potential for which the development of medical treatments is an area of critical need. Cysteine Druggability Mapping (CDM) is an innovative chemical proteomics-based approach able to identify cysteine residues which are amenable to small molecule inhibition. Performing CDM in a melanoma cell line unveiled a ligandable cysteine localized to the dimerization domain of factor SOX10. This study aimed to, first, examine the role of SOX10 regarding melanoma cell line growth, second, identify electrophilic compounds targeting SOX10, and third, investigate underlying mechanisms of action.
Methods: Cell proliferation following sgRNA-guided knockout of SOX10 was assessed using crystal violet assays. A luciferase reporter system was established in a melanoma cell line to perform a large-scale, high-throughput compound screen covering 1000+ electrophilic, covalent cysteine-reactive small molecules. Hits were defined as those compounds that decreased SOX10 transcriptional activity, which was read out through MITF promoter, and selected based on normalized cut-off values. Hits were validated by qPCR using SOX10 regulated genes. The compound´s mechanism of action was investigated using both endogenous SOX10 and pRK5-SOX10-Flag transfected into HEK293T. Oligonucleotide pulldown assays and co-immunoprecipitation assays were employed, and expression analyzed by Western Blot.
Results: SOX10 depletion studies revealed significantly impaired cell growth in melanoma cell lines that strongly expressed SOX10, whereas those with weak SOX10 expression grew undisturbed. A small-molecule screen identified promising compounds which were validated in follow-up experiments. Studying structural analogs identified one top hit compound with increased potency. Downregulation of validated target genes following hit compound treatment proved its specificity. The ligand´s mechanism of action was found to be an increased SOX10-SOX10 interaction, resulting in disrupted signaling and growth defects.
Conclusions: This study highlights SOX10´s role in melanoma proliferation leveraging CRISPR data. In addition, it offers a novel strategy to identify and validate covalent inhibitors by integrating proteomics data with a high-throughput screen and functional assays