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Identification and characterization of novel lncRNA PANDAR interacting proteins
No full textDie Expression der lncRNA PANDAR wird p53-abhängig über den CDKN1A Promotor induziert 1. Eine Überexpression der lncRNA PANDAR konnte bereits in einigen Tumorarten beobachtet werden, wobei diese erhöhte Expression mit einem invasiven Phänotyp und einer schlechten Überlebensprognose einherging 2,3. Im Rahmen dieser Promotionsarbeit konnte gezeigt werden, dass das endogene und durch Doxorubicin-induzierte PANDAR RNA Level je nach Zelllinie variiert. Darüber hinaus führte der PANDAR Knockdown in U2OS Osteosarkomzellen zu einer verringerten Zellviabilität, was auf eine Funktion der lncRNA PANDAR im Zellerhalt hindeutet. Ein Mechanismus für diesen Regulationsprozess ist die Decoy-Funktion der lncRNA PANDAR, wobei die Transkriptionsfaktor-Untereinheit NF-YA von den pro-apoptotischen Zielgenen entfernt wird 1. Die Analyse der direkten Bindung der lncRNA mit heterolog exprimierten und aufgereinigten NF-Y Fragmenten ergab eine Interaktion der PANDAR RNA mit der NF-YA Untereinheit und dem trimeren NF-Y Komplex. Dies deutet auf eine Bindung von PANDAR an eine Region von NF-YA hin, die nicht an der Formung des trimeren Komplexes beteiligt ist. Die Identifizierung des RNA-Bindemotivs von NF-YA ergab die genomisch annotierte Sequenzabfolge C(T/A)G(A/T). Jedoch zeigten die
nachfolgend durchgeführten in vitro Mutationsstudien, dass das NF-YA-Fragment sowohl mit wildtypischen als auch mutierten PANDAR RNA Fragmenten Sequenz-unabhängig interagiert. Die Sequenzspezifität des im NF-YA PAR-CLIP ermittelten RNA-Bindemotivs könnte daher durch weitere Regulationsebenen, wie RNA-Sekundärstrukturen, posttranslationalen Proteinmodifikationen
oder auch durch zusätzlich involvierte NF-YA Domänen des Volllängenproteins vermittelt werden. Für die Identifizierung weiterer PANDAR-bindende Proteine wurden gegen PANDAR gerichtete PNAs
synthetisiert, getestet und im PNA-basierten SILAC-Experiment verwendet. Zusätzliche Validierungsprozesse der massenspektrometrisch analysierten Ergebnisse ergab eine Interaktion mit den unter anderem am Spleißprozess beteiligten Proteinen SAFA, hnRNPUL1, U2AF65 und PTBP1. Darüber hinaus wurde der Effekt der lncRNA PANDAR hinsichtlich der Transkriptvariante BCL-XS
analysiert, wobei PTBP1 das alternative Spleißen dieser Variante initiiert 4. Die Überexpression der lncRNA PANDAR führte zu einer Reduktion der mRNA des pro-apoptotischen Bcl-XS. Hingegen
konnte die gleichzeitige Überexpression von PTBP1 diese Reduktion wieder normalisieren.
1. Hung T, Wang Y, Lin MF, et al. Nat. Genet. 2011;43(7):621-9. doi:10.1038/ng.848.
2. Ma P, Xu T, Huang M, Shu Y. Biomed. Pharmacother. 2016;78:172-176.
doi:10.1016/j.biopha.2016.01.025.
3. Peng W, Fan H. Biomed. Pharmacother. 2015;72:113-118. doi:10.1016/j.biopha.2015.04.014.
4. Bielli P, Bordi M, Di Biasio V, Sette C. Nucleic Acids Res. 2014;42(19):12070-12081.
doi:10.1093/nar/gku922.The lncRNA PANDAR is transcribed from the CDKN1A promoter in a p53-dependent manner 1. Overexpression of lncRNA PANDAR has been observed in some tumor species, while the overexpression was correlated with an invasive phenotype and a reduced patient survival rate 2,3. In this thesis it has been shown that endogenous and DNA damage-induced PANDAR RNA expression varies depending on the cell line. Furthermore, the knockdown of PANDAR RNA within U2OS
osteosarcoma cells revealed a reduced cell viability, indicating that PANDAR plays an important role for cell sustainability. One mechanism for this regulation process is the decoy function of lncRNA PANDAR, sequestering the transcription factor subunit NF-YA of its pro-apoptotic target genes 1. The analysis of direct binding of lncRNA PANDAR with purified NF-Y fragments revealed an interaction of PANDAR RNA with the NF-YA subunit and the NF-Y trimeric complex, pointing towards a binding of PANDAR to NF-YA in region that is not involved in subunits association. The analysis of RNA binding motif of NF-YA by PAR-CLIP identified the genomic annotated sequence C(T/A)G(A/T) as a possible RNA-binding motif. However, the following mutational studies revealed that NF-YA binds to wildtype and mutated PANDAR RNA fragments in a sequence-independent manner. It is possible that the sequence specificity of the NF-YA PAR-CLIP analyzed RNA binding motive could be mediated by other regulatory mechanisms like RNA secondary structure, posttranslational protein modifications or additional involved NF-YA domains of the full length protein. For identifying novel PANDAR binding proteins, PNAs directed against PANDAR RNA were synthesized, tested and used for a PNA-based SILAC experiment. Further validation steps of mass
spectrometrically analyzed data revealed an interaction of PANDAR RNA with the splicing-involved proteins SAFA, hnRNPUL1, U2AF65 and PTBP1. Furthermore, the effect of lncRNA PANDAR concerning the transcript variant BCL-XS was analyzed, with PTBP1 being involved in the initiation of BCL-XS alternative splicing 4. The overexpression of lncRNA PANDAR reduced the mRNA level of pro-apoptotic BCL-XS, while the simultaneous overexpression of PTBP1 was able to rescue this effect by normalizing BCL-XS mRNA to the initial level.
1. Hung T, Wang Y, Lin MF, et al. Nat. Genet. 2011;43(7):621-9. doi:10.1038/ng.848.
2. Ma P, Xu T, Huang M, Shu Y. Biomed. Pharmacother. 2016;78:172-176.
doi:10.1016/j.biopha.2016.01.025.
3. Peng W, Fan H. Biomed. Pharmacother. 2015;72:113-118. doi:10.1016/j.biopha.2015.04.014.
4. Bielli P, Bordi M, Di Biasio V, Sette C. Nucleic Acids Res. 2014;42(19):12070-12081.
doi:10.1093/nar/gku922
Modeling and control of VSC-HVDC connected offshore wind farms
No full textIn Europe, large offshore wind farms are installed in the North Sea area using modern multi-megawatt wind turbines. Voltage source converter - high voltage direct current (VSC-HVDC) technology has proved to be a promising solution for offshore wind power grid access. The importance of grid impact studies of wind power integration rises with the rapid increase in the installed wind power capacity.
This thesis explores the main technical challenges and features associated with integrating large offshore wind farms into the onshore grid via VSC-HVDC systems. For this purpose, dynamic models of wind turbines and VSC-HVDC are developed and control requirements are analyzed with the aid of a simulation software environment. Enhancements in the controller design are afterwards proposed for the VSC-HVDC converters to improve steady-state and dynamic behavior with a special focus on the offshore grid side converter.
The primary frequency control by the VSC-HVDC connected offshore wind farm is investigated, where enhancements for existing kinetic energy control strategies are proposed and verified by simulation results. Additionally, a novel overfrequency-limiting method is developed by utilizing the HVDC chopper.In Europa werden große Offshore-Windparks mit Windenergieanlagen der Megawatt-Klasse im Nordseeraum errichtet. Die Hochspannungsgleichstromübertragung auf Basis spannungsgeführter Umrichter (VSC-HGÜ) hat sich als vielversprechende Lösung für die Netzanbindung von Offshore-Windparks erwiesen. Mit dem rasanten Anstieg der installierten Windenergieanlagen steigt der Bedarf nach genauen Studien über deren Auswirkungen auf das elektrische Netz.
Diese Arbeit untersucht die wichtigsten technischen Herausforderungen und Merkmale, die bei der Netzintegration der Offshore-Windparks über VSC-HGÜ zu berücksichtigen sind. Zu diesem Zweck werden dynamische Modelle von Windenergieanlagen und VSC-HGÜs entwickelt und deren Regelungsanforderungen mit Hilfe einer Simulationssoftware analysiert. Für den Offshore-seitigen HGÜ-Umrichter werden Verbesserungen der Regelungskonzepte vorgestellt, um das stationäre und dynamische Verhalten zu optimieren. Außerdem wird die kurzfristige Frequenzstützung durch den über eine VSC-HGÜ-angeschlossenen Offshore-Windpark untersucht. Hierbei werden Erweiterungen von existierenden Strategien der Frequenzstützung aus den rotierenden Massen (kinetic energy control, KEC) vorgestellt und durch Simulationsergebnisse verifiziert. Zusätzlich wurde ein neuartiges Verfahren zur Begrenzung der Überfrequenz unter Verwendung des HGÜ-Bremswiderstandes entwickelt
Characterization of the promoter region of a variant of the ß-subunit of the human farnesyltransferase
No full textDie humane Farnesyltransferase steht im Fokus intensiver onkologischer und anderer pathophysiologischer Forschung. Das Enzym überträgt eine Farnesylgruppe auf Proteine, wodurch sich diese an die Zellmembran anheften und so ihre Funktion innerhalb von Signalkaskaden wahrnehmen können. Hemmstoffe der Farnesyltransferase zeigten zwar im Tiermodell große Erfolge, ihr Einsatz bei Malignomen des Menschen verlief allerdings bislang wenig erfolgreich. Um eine Optimierung zu erreichen sind weitere Erkenntnisse über die Regulation und Funktion der Farnesyltransferase essentiell. Das Enzym besteht aus einer α- und einer ß-Untereinheit. Bachmann et al. konnten zeigen, dass neben der bekannten FNTB-F1-Variante, mindestens vier weitere Varianten der ß-Untereinheit existieren. Da über die Regulation dieser Varianten bislang nichts bekannt ist, war das Ziel dieser Arbeit die Promotorregion einer dieser Varianten zu charakterisieren (FNTB-F2). Es wurde ein Bereich von ca. 2000 bp vor dem Translationsstartpunkt der FNTB-F2-Variante als Promotorregion der FNTB-F2-Variante identifiziert. Dieser Bereich weist signifikante basale Promotoraktivität in HEK-293-Zellen auf, wobei der Hauptaktivitätsbereich auf einen DNA-Abschnitt von ca. 300 bp unmittelbar vor dem Translationsstartpunkt lokalisiert werden konnte. Die Kernpromotorregion umfasst einen Bereich von ca. 500 bp vor dem Translationsstartpunkt. Diese Region ist essentiell für die basale Promotoraktivität. In dieser Region befinden sich sechs promotortypische Elemente und der experimentell ermittelte Haupttranskriptionsstartpunkt ist direkt am Beginn dieses Bereiches lokalisiert (zwischen -519 und -488 bp). Der Transkriptionsfaktor HNF1α wurde als regulatorischer Faktor der FNTB-F2-Variante identifiziert. Von 12 in silico vorhergesagten HNF1α-Bindungsstellen innerhalb der untersuchten FNTB-F2-Promotorregion konnten drei Bindungsstellen bei -402/-426, -972/-996 und -979/-1003 mittels EMSA bestätigt werden. Unter Stimulation mit diesem Faktor zeigte sich zudem in HEK-293-Zellen eine bis zu 7-fache Erhöhung der Promotoraktivität.
Es gelang die Beschreibung des FNTB-F2-Promotors und die Identifizierung sowie anschließende Evaluierung des funktionellen Einflusses des spezifischen Transkriptionsfaktors HNF1α auf die Promotoraktivität. Die Ergebnisse können als Grundlage für weitere klinische Forschungen dienen. Insbesondere aufgrund der gezeigten relevanten Abhängigkeit der FNTB-F2-Promotoraktivität vom Transkriptionsfaktor HNF1α könnte in Zukunft auch bei weiteren Erkrankungen Hinweise für eine mögliche Bedeutsamkeit der FNTB-F2-Variante aufgedeckt werden. Ähnlich wie dies in dieser Arbeit bereits für den MODY Diabetes, Typ 3 aufgezeigt werden konnte.The human farnesyltransferase is in focus of intensive cancer- and other pathophysiological research. The enzyme transfers a farnesyl group to proteins, allowing these proteins to anchor to cellular membranes and carrying out their function within signal cascades. Inhibitors of the farnesyltransferase showed great success in animal models but the treatment of human malignant tumors has so far been of little success. In order to achieve an optimization, further knowledge about regulation and function of the farnesyltransferase is essential. The enzyme consist of an α-and a ß-subunit. Bachmann et al. were able to demonstrate that there are at least four orther variants of the ß-subunit in addition to the already known variant F1. Currently, nothing is known about the regulation of these variants. Therefore, the aim of this study was to characterize the promoter region of one of these variants (FNTB-F2). A DNA region of 2000 bp upstream of the translation initiation site was identified as promoter region of the FNTB-F2 variant. This region exhibits significant basal promoter activity in HEK-293 cells. A sequence of 300 bp upstream of the translation initiation site comprises the main activity. The core promoter region is localized 500 bp upstream the translation initiation site. This region is essential for basal promoter activity. This region contains six typical promoter elements and the main transcription start site is localized at the beginning of this region (between -519 and -488 bp). The transcription factor HNF1α was identified as a regulative factor of the FNTB-F2 variant. In silico analyses predicted twelve putative binding sites in the investigated FNTB-F2 promoter region. EMSA experiments verified three of this binding sites (-402/-426, -972/-996, -979/-1003). By stimulation with HNF1α the promoter activity could be increased seven times.
The FNTB-F2 promoter was identified and the influence of the specific transcription factor HNF1α on the promoter activity was evaluated. These findings could be used for further clinical research. Especially, because of the demonstrated relevant dependency of the FNTB-F2 promoter activity from the transcription factor HNF1α, future studies may demonstrate a relevant meaning of the FNTB-F2 variant for other diseases. This was already demonstrated in this study for MODY diabetes Type 3
Three essays on the causes and consequences of spatial inequality
No full textIn this dissertation, I examine the causes and consequences of spatial inequality. Furthermore, I present the most current knowledge on how quantitative spatial models can serve as a tool to analyze the distribution of economic activity across space. In a collection of research papers, I investigate in particular (i) how market integration and fiscal policy shape the spatial allocation of economic activity, and (ii) how urbanization affects wage inequality. The first and second essays are joint works with Tobias Seidel and Jens Suedekum.
In the first essay, we use a quantitative model to study the implications of European integration for welfare and migration flows. The model suggests that the dismantling of trade barriers in Europe has led to moderate welfare gains and a more homogeneous spatial distribution of economic activity. We also look ahead in time and evaluate different scenarios for the Brexit. We find moderate welfare losses for the UK and continental Europe. In the most unfavorable scenario, about 500,000 people would leave the UK in the long run.
The second essay evaluates the importance of governmental activity for the spatial distribution of economic activity. We use a general equilibrium model with fiscal equalization to show that regional transfers are quantitatively important for understanding the spatial allocation of economic activity. Using data from Germany, we show that the abolition of fiscal equalization would lead to a welfare gain implying sizeable migration responses of individuals.
In the third essay, I identify the role of urbanization for wage inequality. A decomposition of the change in wage inequality suggests that urbanization has contributed about one-third to the growth of wage inequality in (West) Germany between 1985 and 2009
Reconstructing Art Lessons. Excesses of Meaning and Artistic Forms of Action in the Context of School, Contemporary Art, and Theatre.
No full textRekonstruktion von Kunstunterricht findet in der vorliegenden Arbeit auf zwei Ebenen statt. Auf der Ebene der Analyse von Kunstunterricht durch die Forscherin und auf der Ebene der Praxisprozesse durch Schüler*innen. Es handelt sich hier im konkreten Fall um den von der Forscherin konzipierten Kunstunterricht. Sie ist zugleich die unterrichtende Lehrerin.
Die Dissertation verknüpft zwei Forschungsschwerpunkte: Unterrichtskonzeption und Methodenentwicklung unter Berücksichtigung der besonderen Positionen der Forscherin im Feld.
Die Methode der Mehrebenen-Parallelprojektion eröffnet im Diskursfeld kunstpädagogischer Forschungen die Möglichkeit, methodisch kontrolliert mit visuellem Datenmaterial zu arbeiten und künstlerische Prozesse zu rekonstruieren. Die Grundfigur des methodischen Vorgehens ist der Bild-zu-Bild-Vergleich.
Vier Konzeptionsebenen für Kunstunterricht wurden durch Einzelfallanalysen aus dem fotografischen Material von zwei Jahren Kunstunterricht herausgearbeitet: 1)Der Aufforderungscharakter der Dinge; 2) Arbeit mit Motiven; 3) Kontextverschiebungen und 4) Spielball Institution. Jede Ebene ist mit spezifischen Konzeptionsprinzipien verknüpft.
Eine These dieser Arbeit ist: Kunstunterricht, der sich in der Konzeption seiner Strukturiertheit an künstlerischen Produktionsprozessen außerhalb des institutionellen
Settings Schule orientiert, verändert die Perspektive auf die Akteure. Er fordert Schüler*innen zur Koproduktion heraus und ermöglicht ihnen, die Struktur von Kunstunterricht konzeptionell mitzubestimmen. Schule und Unterricht sind in der vorliegenden Konzeption von Kunstunterricht auch Bedingung und Thema künstlerischen Handelns. Mit der Thematisierung von Regeln, Routinen und Ritualen des institutionellen Settings eröffnet sich ein neues konzeptionelles Themenfeld für Kunstunterricht
Development of extracellular polymeric substance-derived protective films against microbiologically influenced corrosion by Desulfovibrio vulgaris
No full textIt is widely accepted that microorganisms can play a pivotal role in corrosion by not only accelerating (microbiologically influenced corrosion, MIC) but also by inhibiting (microbio-logically influenced corrosion inhibition, MICI) the (electro)chemical degradation processes. Both phenomena are caused by biofilms accommodating immobilised, often complex microbial consortia embedded in a matrix of extracellular polymeric substances (EPS). EPS are a heterogeneous mixture of (mainly) polysaccharides, proteins, lipids, and nucleic acids and greatly influence interfacial processes (and, hence, MIC and MICI). In this study, Desulfovibrio vulgaris was used as a model organism for examination of MIC of steel caused by sulphate-reducing bacteria (SRB).
A novel combination of scanning Kelvin probe force- and epifluorescence microscopy (SKPFM & EFM) was developed and evaluated to visualise localised effects of the bacterial cells on the surface potential of alloyed steel and pure iron in high resolution. EPS from cells grown in the presence of both working materials were extracted using DOWEX mar-athon C cation exchange resin. The strictly intracellular enzyme G6PDH was measured to ensure that extraction was not effected by cell lysis. Polysaccharides, proteins, uronic acids, humic acids, lipids, and nucleic acids from loosely and tightly bound EPS fractions as well as the TOC were quantified. Additionally, the polysaccharide and lipid moieties of the EPS were qualitatively analysed by gas chromatography. To mimic MICI, 25 differently functionalised cyclodextrins were used as EPS-analogue substances. Their protective ef-fect was determined from MIC simulations with Desulfovibrio vulgaris under anaerobic conditions. Corrosion rates were determined gravimetrically after up to 21 d. The stability of the cyclodextrin films and their impact on biofilm formation was assessed by fluores-cence microscopy.
Results from the SKPFM & EFM measurements showed that the surface potential of Desulfovibrio vulgaris cells was approximately 25 mV higher compared to the surrounding alloyed steel surface. After removal of the cells, the same spot showed a negative shift in surface potentials of approximately -25 mV compared to the surrounding surface. In agreement with observations reported in other studies which demonstrated changes in the same order of magnitude between austenitic and ferritic phases and at areas with defects of the passivating oxide layer, these results provide strong evidence for a direct microbial influence on the passivating oxide layer of stainless steel. For EPS analysis, 7- 15 % of the loosely bound and 39 – 64 % of the tightly bound fraction were identified by colorimetric methods. TOC measurements indicated that the remaining proportion is of inorganic nature. G6PDH activity was not detectable in any of the ex-tracts. The total amount of polysaccharides, proteins, and lipids is greatly influenced by the working material present. However, a significant influence on the qualitative composition of polysaccharides and lipids could not be proven within this context. The strongest effect was observed for uronic acids with a significant increase to approximately 63 µg mg-1 EPS (compared to 19 µg mg-1 EPS in the controls without metallic substrata). Considering a 4-fold higher amount of Fe(III) ions in the EPS of cells grown in the presence of metallic substrata, a ratio of 2 moles glucuronic acids to 1 mole Fe(III) ions was calculated, indicating the formation of organometallic complexes and suggesting that uronic acids represent an important factor in MIC by SRB.
Out of the 25 differently functionalised varieties, (polymerised) carboxy(m)ethylated cy-clodextrins showed the highest protective effect against MIC with 77 % lower corrosion rates after 21 d incubation. CLSM images show dense, up to 10 µm thick films clearly sep-arating biofilms from the material surface. An influence on the biofilm formation itself was not found, suggesting that the cyclodextrin films work as a passive barrier against the microorganisms
Numerical and experimental investigation of a pressure regulation system for coke ovens
No full textDie vorliegende Arbeit befasst sich mit der Untersuchung eines Systems zur Einzelkammerdruckregelung auf Kokereien, das von der Firma DMT GmbH & Co. KG entwickelt und patentiert wurde.
Das System wird auf modernen Kokereien eingesetzt, um Emissionen an den Koksöfen zu reduzieren und somit den strengen Umweltanforderungen hinsichtlich der Qualität der Umgebungsluft gerecht zu werden.
Aufgrund der weltweit steigenden Stahlproduktion werden jedes Jahr enorme Mengen an Koks benötigt. Dieser Koks wird auf Kokereien in großen Ofenkammern produziert. Dabei wird Kohle unter Sauerstoffausschluss durch die zwischen 1150 und 1350 °C heißen Heizwände erhitzt. Dieser Vorgang der Pyrolyse dauert zwischen 18 und 24 Stunden. Während die flüchtigen Bestandteile und der Teer der Kohle als Gase entweichen, bleibt der Kokskuchen als fertiges Produkt im Ofen. In einer sogenannten Batterie sind 50 bis 70 dieser Ofenkammern zusammengeschlossen und über eine Sammelleitung verbunden, durch welche die Gase zur Reinigung geführt werden. Im konventionellen Kokereibetrieb werden die Gassammelleitung und dementsprechend auch die einzelnen Öfen im Überdruck betrieben, um das Eindringen der Umgebungsluft in die Ofenkammern zu verhindern, was zur Schädigung des Materials führen
würde. Dadurch ist es aber unvermeidlich, dass es an den Ofentüren und Fülllöchern zu starken, hochgradig krebserregenden Emissionen kommt, da die Dichtungen den hohen Temperaturen und aggressiven Gasen bereits bei wenigen Millibar Überdruck nicht standhalten. Mit dem
Einsatz des untersuchten Systems kann die Sammelleitung bei modernen Anlagen im Unterdruck betrieben werden und der Ofendruck gleichzeitig im minimal positiven Bereich
gehalten werden. Realisiert wird das durch eine variable Wassertauchung. Die Emissionen werden dadurch um bis zu 70 % verringert.
Ziel dieser Arbeit ist die Strömungsbeschreibung innerhalb des Systems und seiner zu- und abführenden Komponenten und eine darauf aufbauende Optimierung des Systems zur weiteren Emissionsreduktion auf Kokereien. Dazu werden zunächst Strömungssimulationen der zum Teil geschichteten und auch dispersen turbulenten Zweiphasenströmung innerhalb des Systems durchgeführt. Als Stoffe werden im ersten Ansatz Wasser und Luft verwendet, da die
Ergebnisse anhand von Messwerten, die auf einem Teststand aufgenommen werden, validiert werden. Die experimentellen Untersuchungen bestehen aus Druckmessungen und einer Visualisierung der Strömung in einem Plexiglasmodell. Die so gewonnenen Ergebnisse werden auf den realen Anwendungsfall übertragen und dienen der besseren Auslegung und Dimensionierung des Systems.
Es werden verschiedene Einflussgrößen auf die Druckregelung untersucht. Dazu gehören neben der Gaszusammensetzung auch die Temperatur, die Anströmung des Systems, die Geometrie des Ventils, die Ofengröße und die Einbauposition des Systems. Der Einfluss der zur Kühlung der rund 800 °C heißen Koksgase verwendeten Wassereinspritzung in der zuführenden Leitung des Systems ist ebenfalls Gegenstand der Untersuchungen. Der daraus resultierende Wandfilm
und dessen Einfluss auf die Druckregelung werden auch betrachtet. Da das untersuchte System eine Weiterentwicklung darstellt, ist zusätzlich ein Vergleich bezüglich der Regelungseigenschaften des alten und neuen Systems durchgeführt worden. Des Weiteren werden die Wassertauchungen, die am System angebracht sind, untersucht und hinsichtlich der Wassermenge und Geometrie optimiert
Hauptgruppen- und Übergangsmetallchalkogenide aus Lösung und Gasphase
No full textIn dieser Arbeit wurde das Wachstum von (SbxBi1-x)2Te3-Dünnschichten mittels MOCVD unter Verwendung von single source- sowie dual-source-Precursoren demonstriert. Die hergestellten Dünnschichten wurden mittels REM, EDX, AES, TEM, XPS und hinsichtlich ihrer elektrischen Eigenschaften untersucht. . Die elektrischen Transporteigenschaften der Schichten in
Abhängigkeit von dem Bismutgehalt wurden bestimmt, wobei
eine ausgeprägte Abhängigkeit der elektrischen Leitfähigkeit, der Ladungsträgerkonzentration und -mobilität von der chemischen Zusammensetzung festgestellt wurde. Die Bandstruktur einer unsubstituierten Sb2Te3-Schicht wurde mittels ARPES bestimmt und ein topologischer Oberflächenzustand erstmalig für MOCVD gewachsene Sb2Te3-Filme nachgewiesen.
Des Weiteren wurde das Wachstum von Ga2O3-Nanodrähten untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass tBu3Ga ein geeigneter Galliumprecursor ist und sowohl das gold- als auch das selbstkatalysierte Wachstum von Ga2O3-Nanodrähten oberhalb einer Substrattemperatur von 450 ◦C auf Si(100)-Substraten ermöglicht. Die Nanodrähte wurden mittels REM, EDX, XRD und TEM charakterisiert. Für die Au-katalysiert gewachsenen Drähte wurde ein vom klassischen VLS-Mechanismus abweichender Wachtumsmodus gefunden, der möglicherweise das Wachstum von hochkristallinen Ga2O3-Nanodrähten bei niedrigen Temperaturen ermöglicht. Photolumineszenzspektren der goldkatalysierten Drähte zeigen eine ausgeprägte Photolumineszenz sowohl im sichtbaren Bereich mit blauen (430 nm) und grünen (521 nm) Emissionspeaks als auch im UV-Bereich.
Durch die thermische Zersetzung von Metallacetylacetaten in Oleylamin bei Temperaturen zwischen 200 und 300 ◦C konnten sub-10 nm CoFe2O4-Nanopartikel sowie die kationensubstituierten Spinelle Co0.5M0.5Fe2O4 (M = Mn, Fe, Ni, Cu, Zn) und CoFe2–xMxO4 (M = V) hergestellt werden.
Die synthetisierten Partikel wurden mittels EDX, TEM und 57Fe- Mössbauer-spektroskopie charakterisiert. Es konnte gezeigt werden, dass die Substitution mit Übergangsmetallen eine wesentliche Aktivitätssteigerung der Spinelle als Elektrokatalysatoren in der Sauerstoffentwickungsreaktion OER zur Folge hat.
Zusätzlich wurde auch das Reaktionsverhalten der
Bis[bis(trimethylsilyl]-mido]germylene and -stannylene [(Me3Si)2N]2Ge und [(Me3Si)2N]2Sn gegenüber den Diethyldichalkogeniden Et2E2 (E = S, Se, Te) untersucht. Bei diesen Reaktionen konnte die Bildung der Bis(ethylchalkogenato)germane
(Me3Si)2N)2Ge(EEt)2 [E = S (1), Se (2), Te (3)] und -stannane (Me3Si)2N)2Sn(EEt)2 [E = S (4), Se (5), Te (6)] beobachtet werden. Im Gegensatz dazu kam es bei der Reaktion des zyklischen Germylens Me2Si(NtBu) 2Ge mit den Diethyldichalkogeniden Et2E2 (E = S, Se, Te) zu einem Produktgemisch bestehend aus den Bis(alkylchalkogeno)germanen Me2Si(NtBu)2Ge(EEt)2 (E = S 8, Se 9, Te 12) und dem Digermanen [Me2Si(NtBu)2Ge(EEt)]2 (E = S 10, Se 11). Für die Reaktion der Germylens mit Et2Te2 konnte die Bildung des Me2Si(NtBu)2Ge(TeEt)2 12 spektroskopisch nachgewiesen werden. 12 zerfällt jedoch in die Te-verbrückte Spezies [Me2Si(NtBu)2GeTe]2, die in Form dunkelroter Kristalle isoliert werden konnte. Alle Reaktionsprodukte wurden NMR-spektroskopisch charakterisiert und die Festkörperstrukturen der Verbindungen 1-11 durch Einkristalldiffraktometrie bestimmt
Popular media memory: Abraham Lincoln in the twenty-first century
No full textThe study offers an analysis of close to fifty Lincoln representations in twenty-first century popular media and presents his various places within Popular Media Memory, a concept linking collective memory and popular media. The examination of fictional visual media such as films, TV series, shows, commercials, cartoons, animated series as well as Internet comics, memes, and music videos reveals the former president as an iridescent, multi-faceted personality and results in a classification into three main categories: The Eulogized Lincoln refers to depictions glorifying character traits and political achievements of his lifetime; the Re-Invented Lincoln includes representations putting the former president into new contexts, making him a spokesperson or counselor for various matters in modern times, or having him fight new conflicts; and the Demystified Lincoln has the sixteenth president as an object of teasing, mocking, and ridicule
The role of Protein Kinase B (Akt) in the cellular response to ionizing radiation
No full textTumorassoziierte Mutationen in Proteinen des PI3K/Akt-Signalweges, einschließlich Mutationen von Akt1, können in einer Hyperaktvierung dieser Überlebenskinase resultieren, die häufig mit einer Resistenz gegenüber genotoxischen Therapien verbunden ist. Anhand der in dieser Arbeit durchgeführten COSMIC-Datenbankanalyse wurde das Auftreten von Mutationen in Akt1 und anderen PI3K-Signalwegskomponenten in verschiedenen Tumortypen bestätigt und auch eine der Literatur entsprechende Verteilung gefunden. Insbesondere bestätigten diese Analysen frühere Beobachtungen zur klinischen Relevanz der Aminosäuresubstitution in Akt1 von Glutaminsäure (Position 17) zu einem Lysin (E17K) in Brust-, Blasen-, Lungen-, Prostata- und kolorektalem Krebs.
Dies macht Akt zu einem wichtigen therapeutischen Angriffspunkt in der Tumortherapie. Obwohl in den letzten Jahren viele Fortschritte zum Verständnis der Regulation und Funktionalität von Akt gewonnen wurden, ist dessen Rolle für die Strahlensensitivität und der Reparatur strahleninduzierter DNA-Schäden unzureichend verstanden. Ziel dieser Arbeit war daher die Ergründung der Effekte von Akt1 auf die zelluläre Strahlenantwort.
Hierzu wurden murine Prostatakarzinomzellen und murine embryonale Fibroblasten mit Überexpression verschiedener Akt1-eGFP-Fusionsproteine generiert, die sich in ihrer PIP3-Bindeeigenschaft und Aktivität unterschieden. Mit Hilfe dieser Zellen konnte gezeigt werden, dass die aktivierungsassoziierten Akt1-E17K und myrAkt1-Varianten mit verstärkter Lokalisation an der Zytoplasmamembran eine verstärkte Zellproliferation aufweisen. Akt1-defiziente MEFs zeigten nach Überexpression von Akt1-E17K ein verstärktes Tumorwachstum in vivo, was auf eine transformierende Aktivität dieser klinisch relevanten Akt-Veränderung hindeutet.
In Kurzzeit- und Langzeitexperimenten zum Zellüberleben nach Bestrahlung zeigten die membranaktivierte Akt1-E17K Mutation und die Phosphorylierungs-imitierende Akt1-TDSD eine erhöhte Resistenz gegen ionisierende Strahlung, während myrAkt1 Zellen durch eine erhöhte Radiosensitivität charakterisiert waren. Untersuchungen zur Kinetik der DNA-Reparatur mittels γ-H2.AX-Assay sowie einem direkten DNA-Schaden-Assay nach Bestrahlung, zeigten eine verlangsamte Reparatur strahlungsinduzierter DNA-Schäden in den myrAkt1-exprimierende Zellen, wogegen die Mutationen TDSD und E17K die Reparatur im zeitlichen Verlauf zwischen 2 - 4 h beschleunigten. Dies deutete darauf hin, dass eine direkte Beschleunigung der DNA-Reparatur zur erhöhten Radioresistenz von Akt1-E17K- und Akt1-TDSD-überexprimierenden Zellen beiträgt.
Interessanterweise zeigten Lokalisationsstudien, dass myrAkt1 an Membranstrukturen akkumuliert und weder vor noch nach Bestrahlung in den Zellkern transloziert. Akt1-E17K
zeigte eine ausgeprägte Membran-Lokalisation; nach Bestrahlung war aber eine vermehrte Kerntranslokation zu beobachten. Akt1-TDSD hingegen zeigte keine verstärkte Membranbindung, sondern war durchgehend zu einem hohen Anteil im Kern zu finden. Der Zusammenhang von erhöhter Kernlokalisation und Radioresistenz lässt vermuten, dass die Anwesenheit von aktivem Akt1 im Nukleus für eine Veränderung der Radiosensitivität notwendig ist. Tatsächlich konnten die Radioresistenz-fördernden Effekte von Akt1-E17K und Akt1-TDSD sowohl durch Vorbehandlung mit einem allosterischen (MK-2206) als auch mit einem kompetitiven Akt-Inhibitor (GDC0068) gehemmt werden. Es konnte nachgewiesen werden, dass beide Inhibitoren auch den beschleunigenden Effekt dieser Akt1-Varianten auf die DNA-Reparatur antagonisieren. Dies ließ vermuten, dass die Radioresistenz-fördernden Effekte der aktivierungsassoziierten Akt1-Varianten durch Effekte auf die DNA-Reparatur bedingt waren.
Auch die Vorbehandlung mit dem DNA-PK-Inhibitor NU7441 hatte einen Verlust der positiven Wirkung von Akt1-E17K und Akt1-TDSD auf das Zellüberleben und die DNA-Reparatur nach einer Bestrahlung zur Folge. Dies wies auf eine Beteiligung von aktivem, im Kern lokalisierten Akt1 an dem DNA-PKcs-abhängigen DNA-Reparaturweg D-NHEJ hin. Um die Hierarchie der Phosphorylierung der Kinasen DNA-PKcs und Akt1 zu ergründen, wurde ein Kinase-Assay mit diesen beiden Proteinen etabliert. Dabei stellte sich heraus, dass Akt1 direkt durch DNA-PK am Serin 473 phosphoryliert werden kann. Allerdings gab es keine direkte Phosphorylierung von DNA-PK durch aktives Akt1. Diese Ergebnisse bestätigten die in silico Analysen zu Konsensussequenzen und deuten auf eine indirekte Beteiligung von Akt1 bei der DNA-Reparatur mittels D-NHEJ hin. Beispielsweise ist ein Feedback-Mechanismus denkbar, in dem Akt1 nach strahleninduzierter DNA-Schädigung durch DNA-PKcs aktiviert wird und daraufhin potenziell an der DNA-Reparatur-beteiligte Proteine phosphoryliert, um so die Dynamik der Reparatur zu beeinflussen. Darüber hinaus wird so eine Verbindung von Initiation der DNA-Reparatur, Zellzyklus-Arrest und Apoptose-Hemmung hergestellt.
Aus den erzielten Ergebnissen der vorliegenden Arbeit zur Radioresistenz-steigernden Wirkung von E17K kann geschlussfolgert werden, dass diese Mutation einen potentiellen Biomarker für erhöhte Resistenz gegenüber einer Bestrahlung und anderen DNA-schädigenden Therapien darstellt und die betroffenen Patienten somit von einer Intensivierung der genotoxischen Therapie oder einer Kombinationstherapie mit Akt-Inhibitoren profitieren könnten. Dies gilt analog für Patienten mit einer aberranten Erhöhung der Akt1-Aktivität als Folge einer Mutation in PIC3A oder PTEN.
Im Rahmen dieser Promotionsarbeit wurden folgende Publikationen mit Teilergebnissen veröffentlicht:
1 Oeck S, Malewicz NM, Hurst S, Rudner J, Jendrossek V. The Focinator - a new open-source tool for high-throughput foci evaluation of DNA damage. Radiat Oncol 2015;10(163):015-0453.
2 Weisner J, Gontla R, van der Westhuizen L, Oeck S et al. Covalent-Allosteric Kinase Inhibitors. Angew Chem Int Ed Engl 2015;54(35):10313-10316.Tumor-associated mutations of proteins of the PI3K/Akt pathway, including mutations of Akt1, may result in a hyper activation of this survival kinase. It can be associated with resistance to genotoxic therapies. A COSMIC database analysis, conducted in this project, highlights the incidence of mutations in Akt1 and other PI3K/Akt pathway components in various types of tumors. In particular, this analysis confirmed earlier observations on the clinical relevance of the amino acid substitution in Akt1 of glutamic acid (position 17) to a lysine (E17K) in breast, bladder, lung, prostate and colorectal cancer.
This makes Akt an important therapeutic target in tumor therapy. Progress has been made in understanding of regulation and functionality of Akt, but its role in radiosensitivity and repair of radiation-induced DNA damage is still poorly understood. The aim of this project was the exploration of effects of Akt1 in the cellular radiation response.
For these investigations murine prostate carcinoma cells and murine embryonic fibroblasts overexpressing different Akt1-eGFP fusion proteins, differing in their PIP3-binding property and activity, were generated. The activation-associated Akt1-E17K and myrAkt1 variants with enhanced localization to the cytoplasmic membrane had enhanced cell proliferation. Akt1-deficient MEFs overexpressing Akt1-E17K showed an enhanced tumor growth in vivo, suggesting a transforming activity of this clinically relevant Akt mutation.
In short- and long-term cell survival experiments after irradiation, the membrane-activated Akt1-E17K mutation and the phosphorylation-mimicking Akt1-TDSD had an increased resistance to ionizing radiation in contrast to myrAkt1 expressing cells with an increased radiosensitivity. DNA repair studies by γ-H2.AX assay, as well as direct DNA damage assay after irradiation presented a reduced repair of radiation-induced DNA damage in the myrAkt1-expressing cells. Though, the mutations TDSD and E17K had accelerated DNA repair between 2 and 4 hour. This indicated that an acceleration of DNA repair contributes to increased radioresistance of Akt1-E17K and Akt1-TDSD overexpressing cells.
Interestingly, localization studies revealed accumulation of myrAkt1 at membrane structures. It did not translocate before or after irradiation into the nucleus. Akt1-E17K showed increased membrane localization after irradiation. However, an increased nuclear translocation was observed. In contrast, Akt1-TDSD showed no enhanced membrane binding, but was found in a high proportion in the nucleus. The relationship between increased nuclear localization and radioresistance suggests that the presence of active Akt1 in the nucleus is necessary for a change in radiosensitivity. In fact, radioresistance-promoting effects of Akt1-E17K and Akt1-TDSD were inhibited by pretreatment with an allosteric (MK-2206) as well as a competitive Akt inhibitor (GDC0068). Both inhibitors antagonized the accelerating effect on the kinetics
of DNA repair of these Akt variants expressing cells. These results that the radioresistance-promoting effects of activation associated Akt1 variants are based on direct effects on DNA repair.
Likewise the pretreatment with the DNA-PK inhibitor NU7441 resulted in a loss of the positive effect of Akt1-E17K and Akt1-TDSD on cell survival and DNA repair after a radiation exposure. The participation of active, nucleus localized Akt1 on the DNA-PKcs-dependent DNA repair pathway D-NHEJ. To explore the hierarchy of phosphorylation of the kinases DNA-PKcs and Akt1, a kinase assay was established. It was found that Akt1 can be phosphorylated directly by DNA-PKcs at serine 473. However, there was no direct phosphorylation of DNA-PKcs via active Akt1. These results confirmed the in silico analysis of consensus sequences and suggest an indirect interaction of Akt1 in the DNA repair by D-NHEJ. For example, a feedback mechanism is conceivable, that is activated after radiation-induced DNA damage by Akt1’s phosphorylation via DNA-PKcs. Activated Akt1 could potentially phosphorylate DNA repair-involved proteins in order to influence the dynamics of repair. In addition, as a compound of initiation of DNA repair, cell cycle arrest and apoptosis inhibition is initiated.
Concluding from these results E17K mutation is a potential biomarker for increased resistance to radiation and other DNA-damaging therapies. Patients with tumors carrying this mutation could benefit from Akt inhibitors in combination with genotoxic therapy. Patients with aberrant increased Akt activity as a result of a mutation in PTEN or PIC3A could also profit from this combination therapy