Molecular genetics use molecular methods that amplify specific fragments of DNA. Today, the molecular techniques which were developed for amplification and detection of specific sequences of nucleic acids helped in a great deal to understand the structure of many diseases. Polymerase chain reaction or PCR is a technique that is used for isolation and amplification of a specific sequence of DNA. PCR is an in vitro method that exploits the in vivo procedure of replication of DNA. DNA polymerase is used to amplify a piece of DNA by in vitro enzymatic replication. As PCR progresses, the DNA thus generated is itself used as a template for replication. This sets in motion a chain reaction in which the DNA template is exponentially amplified. With PCR it is possible to amplify a single or few copies of a piece of DNA across several orders of magnitude, generating millions or more copies of the DNA piece. PCR was designed and presented by Dr Kary Mullis (1983).Today PCR has a great range of implementations related to 1) the cloning and the study of gene’s expression 2) the detection of mutations that are responsible for hereditary diseases 3) Criminology, Toxicology and Forensics. / H Μοριακή Γενετική χρησιμοποιεί μοριακές μεθόδους οι οποίες ενισχύουν συγκεκριμένα τμήματα DNA. Σήμερα, οι μοριακές τεχνικές οι οποίες αναπτύχθηκαν για ενίσχυση και ανίχνευση συγκεκριμένων ακολουθιών νουκλεϊνικών οξέων βοήθησαν σε μεγάλο βαθμό στην κατανόηση της δομής πολλών ασθενειών. Η αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης είναι μια τεχνική η οποία χρησιμοποιείται για απομόνωση και ενίσχυση μιας συγκεκριμένης ακολουθίας DNA. Η αλυσιδωτή αντίδραση της πολυμεράσης είναι μια διαδικασία που πραγματοποιείται σε ελεγχόμενες συνθήκες έξω απο ζωντανούς οργανισμούς, η οποία εκμεταλλεύεται την αντιγραφή του DNA που πραγματοποιείται μεσα στον ζωντανό οργανισμό. Όσο η PCR εξελίσσεται δημιουργούνται αντίγραφα DNA χρησιμοποιώντας ως πρότυπο το αρχικό DNA. Αυτό ενεργοποιεί μια διαδικασία αλυσιδωτής αντίδρασης ώπου το DNA αναπαράγεται εκθετικά. Με την PCR μπορείς να δημιουργήσεις εκατομμύρια αντίγραφα DNA από μία συγκεκριμένη ακολουθία. Η PCR σχεδιάστηκε και παρουσιάστηκε απο τον Dr Kary Mullis. Σήμερα η PCR έχει μέγαλο εύρος εφαρμογής σε πεδία σχετικά με τη μελέτη της γενετικής έκφρασης την ανίχνευση μεταλλάξεων οι οποίες είναι υπεύθυνες για κληρονομικές ασθένειες, Εγκληματολογία, Τοξικολογία και Ιατροδικαστική.

Κύριος στόχος της εργασίας αυτής είναι η κατανόηση της διαδικασίας της μοντελοποίησης Συστήματος Ηλεκτρικής Ενέργειας, και πως η διαδικασία αυτή βοηθά στην αντιμετώπιση του φαινομένου της υποσύγχρονης αντίδρασης. Το φαινόμενο αυτό εμφανίζεται όταν ΣΗΕ στο οποίο ενυπάρχει αντιστάθμιση σε σειρά συνδέεται με ατμοστρόβιλο. Αντικείμενο μελέτης της εργασίας αυτής είναι με ποιο τρόπο η εν σειρά αντιστάθμιση συντελεί στην εμφάνιση του φαινομένου. Μελετώνται αναλυτικές υπολογιστικές μέθοδοι διάγνωσης του, και τέλος προτείνονται τρόποι αντιμετώπισης. / The main target of this project is the understanding of modeling an electrical system, and how can this help in the specific case of sub synchronous resonance studies. This phenomenon occurs when a series compensated electrical system is connected with a steam turbine, sometimes resulting in torsional stress. In addition, computational methods for the study of the phenomenon are presented. Last, but not least, countermeasures are suggested.

Η ΒΥΠ διαθέτει αντίτυπο της διατριβής σε έντυπη μορφή στο βιβλιοστάσιο διδακτορικών διατριβών που βρίσκεται στο ισόγειο του κτιρίου της. / Στα βακτήρια, η μεγάλη ριβοσωματική υπομονάδα αποτελείται από δύο είδη RNA, το 23S και το 5S rRNA, καθώς και 33 πρωτεΐνες. Ο σχηματισμός του πεπτιδικού δεσμού και η απελευθέρωση της πεπτιδικής αλυσίδας επιτελούνται στη μεγάλη υπομονάδα, όπου εδράζεται το καταλυτικό κέντρο της πεπτιδυλοτρανσφεράσης (PTase). Εκτός αυτού, η μεγάλη υπομονάδα περιλαμβάνει το κέντρο προσδέσεως των μεταφραστικών παραγόντων, το οποίο πυροδοτεί τη GTPase δραστηριότητα των G-πρωτεϊνικών παραγόντων, που εμπλέκονται στη μετατόπιση των υποστρωμάτων και άλλες ριβοσωματικές λειτουργίες. Έχει υποτεθεί ότι το 5S rRNA παίζει ουσιώδη ρόλο στη συγκρότηση του κέντρου της PTase και στη μετάδοση σημάτων μεταξύ του καταλυτικού κέντρου και των ριβοσωματικών συστατικών που διεκπεραιώνουν τη μετατόπιση των υποστρωμάτων. Το ιοντικό περιβάλλον φαίνεται να επηρεάζει καθοριστικά τη διαμόρφωση του 5S rRNA. Για παράδειγμα, έχει βρεθεί ότι οι πολυαμίνες δεσμεύονται εκλεκτικά στο 5S rRNA και επηρεάζουν τη δραστικότητα του έναντι του διμεθυλο-θεϊκού, ενός αντιδραστηρίου-ιχνηθέτη της τριτοταγούς δομής του RNA. Αρχικά ελέγξαμε αν υπάρχουν εξειδικευμένες θέσεις πρόσδεσης των πολυαμινών στο 5S rRNA. Στη συνέχεια, με σκοπό να ελέγξουμε αν η πρόσδεση των πολυαμινών επηρεάζει τη λειτουργία του 5S rRNA, 70S ριβοσώματα προγραμματισμένα με πολύ-ουριδυλικό σχηματίσθηκαν από 50S υπομονάδες, ολικά ή εκλεκτικά φωτοσημασμένες με ένα φωτοδραστικό ανάλογο της σπερμίνης και από 30S ακατέργαστες υπομονάδες. Αυτά τα ριβοσώματα είχαν την ικανότητα να δεσμεύουν AcPhe-tRNA ελαφρώς ισχυρότερα, σε σύγκριση με ριβοσώματα συγκροτημένα από φυσικά συστατικά, μη περιέχοντα πολυαμίνες. Το γεγονός αυτό υποδηλώνει ότι η πρόσδεση πολυαμινών στο 5S rRNA επηρεάζει, σε μικρό βαθμό, τη λειτουργία του παράγοντα επιμήκυνσης EF-Tu. Συζευγμένα, όμως, τα εν λόγω ριβοσώματα με tRNAPhe στην Ε-θέση και AcPhe-tRNAστην Ρ-θέση, επέδειξαν ισχυρότερη καταλυτική δραστικότητα και αυξημένη ικανότητα για μετατόπιση των υποστρωμάτων. Τα αποτελέσματα αυτά εισηγούνται σημαντική εμπλοκή των πολυαμινών στο λειτουργικό ρόλο του 5S rRNA κατά την κατάλυση και μετατόπιση των υποστρωμάτων. / In bacteria, the large ribosomal subunit comprises two RNA species, 23S and 5S rRNA, and 33 proteins. Peptide bond formation and peptide release are catalyzed by the large subunit, where the peptidyltransferase (PTase) center is located. In addition to this center, which triggers the GTPase activities of G-protein factors involved in translocation and other ribosomal functions. It has been hypothesized that 5S rRNA plays essential role in assembling the PTase center and mediating signal transmissions between this center and the translocation machinery. Furthermore, the ionic environment seems to affect the conformation of 5S rRNA. For instance, polyamines have been found to bind specifically to 5S rRNA and influence the 5S rRNA reactivity towards dimethyl-sulfate (DMS), a chemical probe of RNA tertiary structure. Initially we examined whether there are specific sites for binding of polyamines. To test whether the binding of polyamines influence the function of 5S rRNA poly(U)-programmed 70S ribosomes were reconstituted from 50S subunits, totally or specifically photolabelled in their 5S rRNA with a photoreactive analogue of spermine, and native 30S subunits. These ribosomes were found to enzymatically bind AcPhe-tRNA better than ribosomes reconstituted from native components. This means, that furnishing 5S rRNA with spermine slightly influences the elongation factor EF-Tu function. However, equipped with tRNAPhe at the A-site and AcPhe-tRNA at the P-site, these ribosomes exhibited higher catalytic activity and enhanced tRNA translocation efficiency. These results suggest an essential impact of polyamines on the functional role of 5S rRNA in catalysis and translocation of translation substrates.

Η Ecteinascidin 743 είναι ένα σπουδαίο αντικαρκινικό φάρμακο, που καταστρέφει μέσω αλκυλίωσης τα καρκινικά κυττάρα και είναι εμπορικά διαθέσιμο με το όνομα Yondelis. Χρησιμοποιείται στην Ευρώπη, τη Ρωσία και τη Νότια Κορέα για τη θεραπεία του σαρκώματος του μαλακού ιστού, δηλαδή καρκίνου των ιστών που υποστηρίζουν το σώμα, όπως οι μύες, τα αιμοφόρα αγγεία και άλλα είδη ιστών που υποστηρίζουν και προστατεύουν τα όργανα του σώματος. Η Ecteinascidin 743 βρίσκεται υπό κλινικές δοκιμές για τη θεραπεία και άλλων μορφών καρκίνου, όπως του καρκίνου του μαστού, του προστάτη, των ωοθηκών, των νεφρών, των πνευμόνων και του μελανώματος. Απομονώθηκε από το μικρό θαλάσσιο οργανισμό, Ecteinascidia turbinate, που ζει στις θάλασσες της Καραϊβικής και ανακαλύφθηκε ότι έχει αντικαρκινική δράση το 1969. Αυτό το φυσικό προϊόν αποτέλεσε πηγή έμπνευσης για την παρούσα ερευνητική εργασία, όπου στην ρετροσυνθετική του πορεία (Εικόνα 3) περιλαμβάνεται η σύνθεση ενός μορίου πιπεραζίνης, καθώς και ενός β-λακταμικού δακτυλίου. Οι β-λακτάμες χρησιμοποιούνται σήμερα ως βακτηριοκτόνα, αντιβιοτικά, αναστολείς των πρωτεασών σερίνης και αναστολείς της ακυλομεταφεράσης της χοληστερολης (acyl-CoA: cholesterol acyltransferase, ACAT), η οποία είναι υπεύθυνη κυρίως για την αθηροσκληρωτική στεφανιαία καρδιακή νόσο. Η ασθένεια αυτή αποτελεί ήδη την πιο κοινή μορφή ασθένειας που προσβάλλει την καρδιά και μία σημαντική αιτία πρόωρου θανάτου στην Ευρώπη, σε κράτη της Βαλτικής, τη Ρωσία, τη Βόρεια και Νότια Αμερική, την Αυστραλία και τη Νέα Ζηλανδία. Η αθηροσκλήρωση σχετίζεται με την στεφανιαία καρδιακή νόσο, η οποία αποδίδεται στην ανικανότητα της στεφανιαίας κυκλοφορίας να τροφοδοτεί με επαρκές αίμα το μυ της καρδιάς και τους περιβάλλοντες ιστούς. Οι παράγοντες που οδηγούν στην αθηροσκλήρωση είναι τα υψηλά επίπεδα χοληστερόλης, η υπέρταση, ο διαβήτης, το κάπνισμα, οι κακές διατροφικές συνήθειες, η παχυσαρκία και η έλλειψη σωματικής άσκησης. Οι παραπάνω δράσεις των β-λακταμών έχουν καταστήσει πολύ ενδιαφέρουσα τη στερεοεκλεκτική και εναντιοεκλεκτική σύνθεση αυτών. Ένας β-λακταμικός δακτύλιος είναι μία λακτάμη με δομή ετεροατομικού τετραμελούς δακτυλίου, που αποτελείται από τρία άτομα άνθρακα και ένα άτομο αζώτου. Ο β-λακταμικός δακτύλιος είναι μέρος της δομής μερικών κατηγοριών β- λακταμικών αντιβιοτικών, όπως οι πενικιλίνες, οι κεφαλοσπορίνες, οι κεφαμυκίνες, οι καρβαπενέμες, οι μονοβακτάμες, και οι τρινέμες. Οι ενώσεις των β-λακταμών παρασκευάστηκαν σύμφωνα με την Mannich αντίδραση μέσω σουλφινιμινών. Οι πιπεραζίνες χρησιμοποιούνται σήμερα ως μυκητοκτόνα, αγχολυτικά, αντιικά, και ανταγωνιστές του υποδοχέα της σεροτονίνης (5-HT). Η τελευταία θεραπευτική ικανότητα των πιπεραζινών είναι πλέον ένα θέμα εκτενούς επιστημονικής έρευνας και περιλαμβάνει υποδοχείς-στόχους που ανήκουν στην κατηγορία των υποδοχέων συζευγμένων με G-πρωτεΐνη (G-ptotein-coupled receptors, GPCRs). Η εκλεκτικότητα των πιπεραζινών για τις GPCRs εμφανίζεται εξαιτίας της βασικότητας. Αυξάνοντας το μέγεθος του όρθο υποκαταστάτη σε Ν-άρυλο πιπεραζίνες, αυξάνεται η ικανότητα πρόσδεσής τους και η λειτουργική τους δραστικότητα. Οι πιπεραζίνες είναι οργανικές ενώσεις, που αποτελούνται από έναν εξαμελή δακτύλιο, ο οποίος περιέχει δύο άτομα αζώτου, που βρίσκονται στις θέσεις 1 και 4 του δακτυλίου. Οι ενώσεις των πιπεραζινών παρασκευάστηκαν σύμφωνα με την Diels-Alder αντίδραση μέσω σουλφινιμινών. Οι σουλφινιμίνες αποτέλεσαν το μόριο-κλειδί για την σύνθεση όλων των τελικών επιθυμητών προϊόντων και είναι γνωστές ως πολύ καλοί πρόδρομοι αμινών, όταν αντιδράσουν με οργανομεταλλικές ενώσεις [RLi, RMgX (αντιδραστήρια οργανολιθίου, αντιδραστήρια Grignard)]. Οι οπτικώς καθαρές σουλφινιμίνες είναι σημαντικές δομικές μονάδες (building blocks) στην ασύμμετρη σύνθεση άμινο παραγώγων, και παρασκευάζονται σε πολύ καλές αποδόσεις μέσω ενός σταδίου από αρωματικές, ετεροαρωματικές και αλιφατικές αλδεΰδες. Στην παρούσα ερευνητική μελέτη συντέθηκαν νέες β-λακταμικές ενώσεις και υποκατεστημένες ενώσεις πιπεραζίνης, συμπληρώνοντας έτσι και ενισχύοντας τα ήδη υπάρχοντα δεδομένα για τις συγκεκριμένες κατηγορίες ενώσεων αφενός και, αφετέρου, παρέχοντας νέα δεδομένα για την ολική σύνθεση του φυσικού προϊόντος, Ecteinascidin 743 (σύνθεση των εξαμελών αζόξυ προϊόντων 18, 19 και 20). Η ρετροσυνθετική ανάλυση της Ecteinascidin 743, που περιγράφηκε αρχικά, δύναται να εφαρμοστεί, σύμφωνα με τα αποτελέσματα της παρούσας ερευνητικής εργασίας. / Ecteinascidin 743 is an important antitumor drug that can service a novel way of killing cancer cells, and it is sold under the brand name Yondelis. It has been approved for use in Europe, Russia and South Korea for the treatment of advanced soft tissue sarcoma, cancers of the supporting tissues of the body, such as muscles, fat, blood vessels or in any other tissues that support, surround and protect the organs of the body. Ecteinascidin 743 is undergoing clinical trials for the treatment of breast, prostate, ovarian, renal, lung, and melanoma cancers. It is isolated from the Caribbean tunicate Ecteinascidia turbinate, and was found to have anticancer activity in 1969. We were inpired by this natural product and as we can observe from its retrosynthetic analysis (Scheme 3), the synthesis of a piperazine molecule and a β-lactam ring are involved. The extreme importance of β-lactams serving not only as bactericidal and as key structural units of several important antibiotics, but also as mechanism-based inhibitors of serine proteases and as inhibitors of acyl-CoA cholesterol acyltransferase (ACAT), which is mainly responsible for atherosclerotic coronary heart disease. Coronary heart disease is already the most common form of disease affecting the heart and is an important cause of premature death in Europe, the Baltic states, Russia, North and South America, Australia and New Zealand. Atherosclerosis is most commonly equated with atherosclerotic coronary artery disease, which is rendered in the failure of the artery circulation to supply with sufficient blood the heart muscle and the surrounding tissues. Risk factors for the coronary heart disease include high levels of cholesterol, hypertension, diabetes, smoking, bad diet habbits, obesity, and lack of excercise. The above activities of β-lactams have propelled strong resurgent interest toward their stereoselective and enantioselective synthesis. A β-lactam ring is a lactam with a heteroatomic four-membered ring structure, consisting of three carbon atoms and one nitrogen atom. Penicillins, cephalosporins, cephamycins, carbapenems, monobactams, and trinems are classified as b-lactam antibiotics. β-Lactams were prepared by the Mannich reaction using sulfinimines. Piperazines are used now-a-days as antifungals,antidepressants, antiviral, and serotonin receptor antagonists (5-HT). The latter therapeutic area of piperazines has been the subject of intense research and includes targets belonging to the G-Protein- Coupled Receptor (GPCR) superfamily. The selectivity of piperazines towards GPCRs has deen attributed to their basicity. Increasing the size of the ortho substituent in N-aryl piperazines resulted in an increase in binding affinity and functional potency. Piperazines are organic compounds that consists of a six-membered ring containing two opposing nitrogen atoms, at the 1 and 4 positions of the ring. Piperazines were prepared by the Diels-Alder reaction using sulfinimines. Sulfinimines are the key-compounds for the synthesis of the final desirable products described herein and excellent precursors of amines, when they react with organometallic compounds [RLi, RMgX (organolithium reagents, Grignard reagents)]. Enantiomerically pure sulfinimines representing, important building blocks in the asymmetric synthesis of amine derivatives, are prepared in high yields in one step from aromatic, heteroaromatic, and aliphatic aldehydes. In this project, novel β-lactam compounds and substituted piperazine compounds were synthesized, in order to complete and highlight the already existing data for these specific compounds classes and provide new data about the total synthesis of the natural product, Ecteinascidin 743 (synthesis of six-membered azoxy products 18, 19 and 20). The retrosynthetic analysis of Ecteinascidin 743 could be viable given the result described in Scheme 44.

Στην παρούσα διατριβή παρουσιάζεται μια νέα μεθοδολογία σύνθεσης μη-πρωτεϊνικών αμινοξέων (ΜΠΑ) κατάλληλων για εφαρμογές στην πεπτιδική σύνθεση με χρήση του ασπαραγινικού οξέος ως χειρόμορφου εκμαγείου. Η μεθοδολογία αυτή βασίζεται στην επιτυχή και σε καλές αποδόσεις σύνθεση της β-αλδεΰδης του Ν-τριτυλοασπαραγινικού τριτ-βουτυλεστέρα, η οποία αποτελεί την ένωση «κλειδί». Αυτή στη συνέχεια έδωσε μια ποικιλία νέων ΜΠΑ μέσω αντιδράσεων Wittig, Horner-Emmons ή με επίδραση οργανοψευδραργυρικών αντιδραστηρίων. Ανάλογες μελέτες με σκοπό την σύνθεση των αντίστοιχων ομολόγων τους με έναν άνθρακα λιγότερο ή περισσότερο στην πλευρική αλυσίδα, ξεκινώντας από σερίνη ή γλουταμινικό οξύ δεν απέδωσαν τα αναμενόμενα αποτελέσματα ή ήταν ανεπιτυχείς. / In the present dissertation a new methodology is reported for the synthesis of novel non-proteinogenic amino acids (NPAAs) suitable for applications in solid phase peptide synthesis. This methodology involves aspartic acid as chiral template and relies on the successful and in good yields pepraration of the key N-tritylaspartic tert-butyl ester’s β-aldehyde, which when followed by Wittig, Horner-Emmons or Grignard type reactions may result in a variety of new NPAAs. Furthermore unsuccessful attempts towards the application of the present methodology for the synthesis of NPAA homologues bearing one carbon atom less or more in the side chain by using as chiral templates serine or glutamic acid, respectively, are also reported.

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την μελέτη και κατασκευή ενός συστήματος ελέγχου για έναν κινητήρα μαγνητικής αντίδρασης (Reluctance). Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών της πολυτεχνικής σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός της εργασίας αυτής, είναι η μελέτη και η κατασκευή ενός τριφασικού αντιστροφέα πηγής τάσης, ο οποίος θα επιτρέπει την υλοποίηση βαθμωτού και διανυσματικού ελέγχου για έναν σύγχρονο κινητήρα μαγνητικής αντίδρασης χωρίς έκτυπους πόλους στο στάτη. Ο σύγχρονος κινητήρας μαγνητικής αντίδρασης χωρίς έκτυπους πόλους στο στάτη, όπως και οποιοσδήποτε άλλος κινητήρας μαγνητικής αντίδρασης, βασίζει τη λειτουργία του στη ροπή αντίδρασης, γεγονός από το οποίο προέρχεται και η ονομασία των κινητήρων αυτού του είδους (ReluctanceMotors). Το κύριο χαρακτηριστικό των κινητήρων μαγνητικής αντίδρασης είναι η έλλειψη οποιασδήποτε πηγής διέγερσης στο δρομέα. Τα τελευταία χρόνια έχει αναπτυχθεί έντονο επιστημονικό ενδιαφέρον σχετικά με τη βελτιστοποίηση της κατασκευής των σύγχρονων κινητήρων μαγνητικής αντίδρασης χωρίς έκτυπους πόλους στο στάτη, καθώς και των μεθόδων ελέγχου, που μπορούν να εφαρμοστούν για βελτιστοποίηση της λειτουργίας τους. Αρχικά μελετήθηκαν οι βασικές αρχές λειτουργίας των μηχανών εναλλασσόμενου ρεύματος και η ανάλυση επικεντρώθηκε στο σύγχρονο κινητήρα μαγνητικής αντίδρασης. Μελετήθηκαν τα κατασκευαστικά χαρακτηριστικά του σύγχρονου κινητήρα μαγνητικής αντίδρασης χωρίς έκτυπους πόλους στο στάτη, το μαθηματικό μοντέλο που περιγράφει τη λειτουργία του, συγκρίθηκε με άλλους τύπους κινητήρων εναλλασσόμενου ρεύματος και παρουσιάστηκαν οι μέθοδοι ελέγχου που μπορούν να εφαρμοστούν σε έναν σύγχρονο κινητήρα μαγνητικής αντίδρασης χωρίς έκτυπους πόλους στο στάτη. Επιπλέον μελετήθηκε ο τριφασικός αντιστροφέας πηγής τάσης, ο οποίος είναι απαραίτητος για την οδήγηση ενός σύγχρονου κινητήρα μαγνητικής αντίδρασης, καθώς και διάφορες τεχνικές για την παλμοδότησή του. Τέλος προσομοιώθηκε ο σύγχρονος κινητήρας μαγνητικής αντίδρασης με το πρόγραμμα προσομοίωσης Matlab/Simulink για διάφορες καταστάσεις λειτουργίας του, και ακολούθησε η κατασκευή του τριφασικού αντιστροφέα για την πειραματική διερεύνηση και επιβεβαίωση των αποτελεσμάτων της προσομοίωσης. / The present diploma thesis deals with the design and manufacture of a control system for a Reluctance Motor. This work was developed in the Laboratory of Electromechanical Energy Conversion at the Department of Electrical Engineering and Computer Technology of the School of Engineering in the University of Patras, Greece. The purpose of this thesis is the design and manufacture of a three-phase voltage source inverter for the control of the performance of a Synchronous Reluctance Motor by the implementation of Scalar and Vector control. The operation of Synchronous Reluctance Motor, like any other type of Reluctance Motors, is based on reluctance torque. The main characteristic of Reluctance Motors is that the rotor does not have any field winding. During the last years, a great interest has emerged around the Synchronous Reluctance Motor, which mainly focuses on the optimization of its construction and control. At first, an introduction to the operation principles of the AC motor is done, while the main interest is focused on Synchronous Reluctance Motor. The analysis of Synchronous Reluctance Motor covers many aspects, such as its construction characteristics, its dynamic model, its control strategies, as well as a comparison with other AC motors. Furthermore the three phase inverter is studied and its modulation techniques, since it is used for the driving of the motor. Finally the Synchronous Reluctance Motor is simulated in Matlab/Simulink for some operating conditions, and a three phase voltage source inverter is constructed for the experimental investigation and to see the relationship between the results of the simulation and the experiment.

Η αναζήτηση και επινόηση νέων προσεγγίσεων για την προγεννητική διάγνωση χρωμοσωμικών συνδρόμων, που να συνδυάζουν ταχύτητα, αξιοπιστία και ασφάλεια για την μητέρα και το έμβρυο, είναι πάντοτε επίκαιρη και επιτακτική, ιδιαίτερα στην εποχή μας, όπου η πρόοδος της μοριακής βιολογίας και η αποκρυπτογράφηση του ανθρώπινου γονιδιώματος, προσφέρουν νέα γνώση και εργαλεία για την προσπάθεια αυτή. Στην παρούσα εργασία τυποποιήθηκε η μεθοδολογία της ποσοτικής φθορίζουσας αλυσιδωτής αντίδρασης της πολυμεράσης (Quantitative Fluorescence Polymerase Chain Reaction, QF-PCR) σε συνδυασμό με τη συμβατική PCR για την ανίχνευση ανευπλοειδιών και φύλου σε δείγματα αμνιακών κυττάρων, σε βλαστομερίδια προεμβρύου και κυρίως σε ελεύθερο εμβρυϊκό DNA από την μητρική κυκλοφορία καθώς και σε ούρα της εγκύου, για την καθιέρωση μη επεμβατικής μεθοδολογίας προγεννητικής διάγνωσης. Είναι σαφές από τα αποτελέσματα της παρούσας ερευνητικής εργασίας ότι οι συγκεκριμένες μεθοδολογίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν συμπληρωματικά στο συμβατικό χρωμοσωμικό έλεγχο και παράλληλα να αξιοποιηθούν όσον αφορά την ανάλυση του ελεύθερου εμβρυϊκού DNA στο πλάσμα της μητέρας για την ασφαλή διάγνωση του φύλου του εμβρύου στα πρώτα στάδια της κύησης. Επιπλέον, επινοήθηκαν πειράματα προσομοίωσης μητρικού πλάσματος με σκοπό τον προσδιορισμό του ποσοστού του εμβρυϊκού DNA στη μητρική κυκλοφορία σε όλη τη διάρκεια της κύησης. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι στα δείγματα μας το εμβρυϊκό DNA μπορεί να διαχωριστεί από το DNA της μητέρας, ανιχνεύοντας μοναδικά εμβρυϊκά αλληλόμορφα πολυμορφικών περιοχών STR (Short Tandem Repeats) πατρικής προέλευσης με QF-PCR. Αυτά τα αλληλόμορφα χρησιμοποιήθηκαν για τον υπολογισμό του ποσοστού του εμβρυϊκού DNA στο μητρικό πλάσμα. Έτσι βρέθηκε ότι σε φυσιολογικές κυήσεις, το εμβρυϊκό DNA είναι της τάξεως του 7% (διακύμανση 0-20%) του ολικού ελεύθερου DNA στη μητρική κυκλοφορία. Με βάση την ανάλυση των μοντέλων προσομοίωσης προσδιορίσθηκε με QF-PCR ο αριθμός των αντιγράφων των εμβρυϊκών χρωμοσωμάτων συγκρίνοντας τις αναλογίες των αλληλομόρφων δεικτών STR στα χρωμοσώματα 21, 18, 13, Χ και Υ. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι για φυσιολογικά έμβρυα και σε περιπτώσεις όπου το ποσοστό του εμβρυϊκού DNA στο μητρικό πλάσμα είναι ≥15%, ο λόγος των αναλογιών των αλληλομόρφων δύο δεικτών STR σε διαφορετικά χρωμοσώματα προσεγγίζει τη μονάδα. Η ανάλυση δειγμάτων μητρικού πλάσματος από φυσιολογικές κυήσεις και μετά από εμπλουτισμό τους στο ελεύθερο εμβρυϊκό DNA επιβεβαίωσε τα αποτελέσματα των μοντέλων προσομοίωσης. Αντίστοιχα μοντέλα προσομοίωσης δειγμάτων πλάσματος εγκύων με τρισωμικά έμβρυα για το χρωμόσωμα 21 έδειξαν ότι ο λόγος της αναλογίας των αλληλομόρφων ενός δείκτη STR σε ένα αυτοσωμικό χρωμόσωμα (π.χ. 18 ή 13) προς την αναλογία των αλληλομόρφων ενός δείκτη STR στο χρωμόσωμα 21, διαφέρει από τη μονάδα και εξαρτάται από την προέλευση, πατρική ή μητρική, του επιπλέον εμβρυϊκού χρωμοσώματος 21 στο δείγμα (0.5 έναντι 1.3 αντιστοίχως). Τα αποτελέσματα αυτά μπορούν, εφόσον επαληθευθούν σε ικανό αριθμό δειγμάτων να αξιοποιηθούν ως επιπλέον δείκτες προγεννητικού ελέγχου και ενδεχομένως να συμβάλλουν στην τυποποίηση αποτελεσματικής μεθοδολογίας μη επεμβατικής χρωμοσωμικής διάγνωσης. / The quest and devise of new approaches for the prenatal diagnosis of chromosomal syndromes that combine rapid analysis robustness and safety for mother and embryo are always in demand especially in the post-genome era with new tools and methods in our disposition. In the present study, the methodology of quantitative fluorescent polymerase chain reaction (QF-PCR) has been developed and standardized in conjunction with conventional PCR for the detection of aneuploidies and sex in amniotic cells, blastomeres and most importantly in free fetal DNA isolated from maternal peripheral blood and urine, for the establishment of non-invasive methods of prenatal diagnosis. It has become evident that the methodology we have followed can complement conventional prenatal chromosome analysis and in addition can be exploited for the analysis of fetal DNA in maternal plasma for fetal sex determination at the first stages of gestation. Moreover, simulation experiments have been devised in order to determine the percentage of fetal DNA in maternal circulation throughout pregnancy. Our results showed that free fetal DNA can be distinguished from the mother’s DNA in maternal plasma by identifying unique paternally inherited fetal polymorphisms, such as short tandem repeat (STR) alleles, with QF-PCR. These alleles were used to calculate the percentage of fetal DNA in maternal plasma. Fetal DNA was found to be present on an average of 7% (range 0-20%) of the total free DNA in maternal circulation, in normal pregnancies. QF-PCR analysis was also used to determine the copy number of fetal chromosomes by comparing the allelic ratios for chromosomes 21, 18, 13 X and Y. It appears that in informative cases where free fetal DNA is 15% or more and originates from normal embryos, the value of the allelic ratio of a STR marker on one chromosome divided by the value of the allelic ratio of another STR marker on a different chromosome is equal to 1. Analysis of DNA samples isolated from the plasma of pregnant women bearing normal embryos confirmed the results of the simulation models. Comparison of the above data with new analyses simulating DNA from the plasma of pregnant women carrying trisomic for chromosome 21 embryos have shown that the value of the allelic ratio of a STR marker on an autosomal chromosome (e.g. 18 or 13), divided by the allelic ratio of a STR marker on chromosome 21, is different from 1 and it depends on the origin, paternal or maternal, of the extra copy of chromosome 21 in the embryo, with values of 0.5 in paternal compared to 1.3 in maternal trisomies respectively. These results differentiate between normal and trisomic cases and after further evaluation may provide a new indication marker for prenatal diagnosis. In the long term, they may also provide the basis of a non-invasive procedure for early prenatal chromosomal analysis.

Οι κυκλινοεξαρτώμενες κινάσες (CDKs) αποτελούν μία οικογένεια κινασών σερίνης/θρεονίνης, η δραστικότητά των οποίων εξαρτάται από την πρόσδεσή τους σε ρυθμιστικές υπομονάδες (κυκλίνες). Οι CDKs διαδραματίζουν καθοριστικό ρόλο στην ομαλή αλληλοδιαδοχή των σταδίων του κυτταρικού κύκλου οδηγώντας σε φυσιολογικό κυτταρικό πολλαπλασιασμό. Ωστόσο, απορρύθμιση της δράσης τους παρατηρείται σε πολλούς καρκινικούς όγκους με συνέπεια να αποτελούν ελκυστικό στόχο για την καταπολέμηση του καρκίνου. Πληθώρα παραγόντων με ανασταλτική δράση έναντι των CDKs έχουν συντεθεί και μερικοί από αυτούς βρίσκονται σε προχωρημένες φάσεις κλινικών δοκιμών. Επιπλέον πρόσφατα πειράματα γενετικής κατέδειξαν την CDK1 ως επαρκή (σε έλειψη των άλλων CDKs) και πιθανά αναγκαία για την ολοκλήρωση του κυτταρικού κύκλου. Στα πλαίσια της παρούσας μελέτης σχεδιάσθηκε και συντέθηκε μια σειρά υποκατεστημένων πυρρολο[2,3-a]καρβαζολίων, σε μία προσπάθεια βελτίωσης των ιδιοτήτων και μελέτης των σχέσων χημικής δομής– βιολογικής δραστικότητας του 2-(αιθοξυκαρβονυλο)-9-χλωρο- πυρρολο[2,3-a]καρβαζολίου , το οποίο πρόσφατα αποδείχθηκε αναστολέας της CDK1. Συγκεκριμένα συντέθηκαν 3-ακυλαμιδο-, 3- αλκυλσουλφοναμιδο- και 3-αμινο-υποκατεστημένα πυρρολο[2,3- a]καρβαζόλια, καθώς και Ν-αλκυλ-υποκατεστημένα πυρρολο[2,3- a]καρβαζολο-2-καρβοξαμίδια. Η σύνθεση των τελικών αυτών προϊόντων στηρίχτηκε στη σύνθεση ενδιαμέσων κατάλληλα υποκατεστημένων 7-κετο- 4,5,6,7-τετραϋδροϊνδολίων, και στην ινδολοποίηση αυτών κατά Fischer με την ο-χλωρο-φαινυλυδραζίνη. Μελετήθηκε η επίδραση των 3-ακυλαμιδο-υποκατεστημένων παραγώγων στη δραστικότητα του συμπλόκου CDK1/κυκλίνη Β. Όλα τα παράγωγα προκάλεσαν σε συγκέντρωση 100 μΜ αναστολή της δραστικότητας της CDK1 σε ποσοστό από 35 έως 75%. Δραστικότερη εμφανίστηκε η ένωση 1a3. / Cyclin dependent kinases (CDKs) are a subgroup of serine/threonine kinases, whose activity depends upon binding to regulatory subunits (cyclins). CDKs have a crucial role in cell cycle progression and proliferation. Deregulation of their activity is a common feature in human tumors; hence, CDKs represent attractive targets for cancer therapy. A plethora of CDK inhibitors have been synthesized and some of them are already in late phases of clinical trials. Furthermore, recent genetic studies have indicated that CDK1 is sufficient (when in absence of other CDKs) and probably essential to drive the cell cycle. Attempting to improve the structural characteristics and study the structure–activity relationships of 9-chloro-2-(ethoxycarbonyl)- pyrrolo[2,3-a]carbazole, which has been proved as a CDK1 inhibitor, this study focused on the design and synthesis of several substituted pyrrolo[2,3-a]carbazole derivatives. Particularly, 3-acylamido-, 3- alkylsulfonamido- and 3-amino-substituted pyrrolo[2,3-a]carbazoles and N-alkyl-substituted pyrrolo[2,3-a]carbazolo-2-carboxamides comprised synthetic targets of the study. The synthesis of the final products was based on the synthesis of appropriately substituted 7-keto-4,5,6,7- tetrahydroindole intermediates which served as building blocks in Fischer indolization reactions with the o-chloro-phenylhydrazine. The effect of the 3-akylamido- substituted derivatives on the CDK1/cyclin B activity was studied. All derivatives proved to inhibit CDK1 activity, in a range of 35 to 75%. Derivative 1a3 proved the most potent inhibitor of CDK1.

Στην παρούσα διατριβή μελετήθηκε η μοριακή δομή και καταλυτική ενεργότητα καταλυτών V2O5/TiO2 και CrOx/TiO2 για την αντίδραση καταλυτικής αναγωγής των NO με χρήση NH3 (αντίδραση SCR) καθώς και καταλυτών V2O5-Cs2SO4/SiO2 (καταλύτες υγρής υποστηριγμένης φάσης) για την αντίδραση οξείδωσης του διοξειδίου του θείου. Η μελέτη της μοριακής δομής έγινε με χρήση in-situ φασματοσκοπία Raman υπό διάφορες αέριες συνθήκες (O2, NH3/N2, NH3/NO/N2, NH3/NO/O2/N2, 8% H2O/O2/N2, SO2/N2, SO2/O2/N2) και θερμοκρασίες. Γενικά σε χαμηλές φορτίσεις, σχηματίζονται αρχικά απομονωμένα τετραεδρικά βαναδικά (ή χρωμικά) είδη και αυξανόμενης της φόρτισης οδηγούμαστε στο σχηματισμό διμερών/ ολιμερών αλυσίδων. Η in-situ φασματοσκοπία ESR έδωσε συμπληρωματικές πληροφορίες για την μοριακή δομή των V4+, Cr5+ & Cr3+ ειδών, σε οξειδωτικές και αναγωγικές συνθήκες. Τέλος, η μελέτη της συμπεριφοράς της συχνότητας αναστροφής (TOF) στους καταλύτες βαναδίου έδειξε ότι η αντίδραση επιταχύνεται κατά την παρουσία γειτονικών κέντρων βαναδίου. Οι καταλύτες βαναδίου / καισίου είναι οι μοναδικοί στο είδος τους καταλύτες υποστηριγμένης υγρής φάσης, όπου σε συνθήκες αντίδρασης, η ενεργός φάση βρίσκεται υγρή ή διαλυμένη σε ένα μη πτητικό διάλυμα που “φιλοξενείται” στους πόρους του υποστρώματος. Η in-situ μελέτη Raman έδειξε ότι το ενεργό είδος για την καταλυτική οξείδωση του SO2 είναι τα βαναδικά οξοθειϊκά σύμπλοκα (VO)2O(SO4)44-. / In this ph.d. thesis, the molecular structure and catalytic reactivity of V2O5/TiO2 and CrOx/TiO2 catalysts was studied for the SCR reaction. Furthermore, the molecular structure of the unique SLP catalysts V2O5-Cs2SO4/SiO2 was studied for the reaction of the oxidation of SO2. This study was performed by the use of in-situ Raman spectroscopy in various “real” gas conditions (O2, NH3/N2, NH3/NO/N2, NH3/NO/O2/N2, 8% H2O/O2/N2, SO2/N2, SO2/O2/N2) and temperatures. In general, at low loadings isolated species are formed, and as the loading is increased, the formation of dimeric / oligomeric species is favoured. In situ ESR spectroscopy gave supplementary information about the structure of V4+, Cr5+ & Cr3+ species in oxidative / reductive environment. The behaviour of TOF numbers showed that the reaction is accelerated in the presence of neighbour vanadium centers (in case of vanadium catalysts). Finally, the vanadium / caesium catalysts are the unique in their kind molten salt catalysts, were in reaction conditions, the active phase is in liquid form or dissolved in a non-volatile solution which is “hosted” inside the pores of the support. Activation of these catalysts, following exposure to a SO2/O2/N2 mixture, results in uptake of SO3 and formation of a pyrosulfate molten salt which – as shown by in-situ Raman spectroscopy – vanadium occurs predominantly in the form if binuclear (VO)2O(SO4)44- which are considered to be the active species for the reaction.

Οι καρκίνοι του γαστρεντερικού συστήματος είναι από τους πιο συνηθισμένους τύπους καρκίνου στον αναπτυγμένο κόσμο. Ο καρκίνος του παχέος εντέρου είναι εκείνος με τη μεγαλύτερη συχνότητα εμφάνισης, αλλά αντιμετωπίζεται με αρκετά καλή πρόγνωση. Αντίθετα, ο καρκίνος του παγκρέατος είναι εκείνος με τη χειρότερη πρόγνωση και πολλές φορές δεν αντιμετωπίζεται. Τα τελευταία χρόνια αναπτύσσεται εκτεταμένη έρευνα στα εξωκυττάρια μακρομόρια των καρκινικών ιστών και στο ρόλο τους στην ανάπτυξη και εξέλιξη του καρκίνου, όπως επίσης και στις δυνατότητες επηρεασμού των παραγόντων αυτών φαρμακευτικά. Η παρούσα Διατριβή έχει δύο στόχους, ο πρώτος σχετίζεται με τη μελέτη των εξωκυττάριων πρωτεογλυκανών στον καρκίνο του παγκρέατος και ο δεύτερος με τη μελέτη του μεταβολισμού του υαλουρονικού οξέος στον καρκίνο του παχέος εντέρου μέσω της μελέτης των βιοσυνθετικών και καταβολικών του ενζύμων. Ο πρώτος στόχος διερευνήθηκε με συνδυασμό βιοχημικών και ανοσοϊστοχημικών τεχνικών, από τα αποτελέσματα των οποίων διαπιστώθηκε ότι μόνο δύο πρωτεογλυκανικά μόρια ανευρίσκονται στο παγκρεατικό καρκίνωμα, η versican και η decorin. Και οι δύο πρωτεογλυκάνες εντοπίστηκαν στο στρώμα και απουσίαζαν πλήρως από τα καρκινικά κύτταρα, γεγονός που υποστηρίζει ότι παράγονται από τις ινοβλάστες του στρώματος. Ήταν σημαντική η αύξηση των ποσοτήτων των δύο πρωτεογλυκανών στο παγκρεατικό καρκίνωμα, σε σχέση με το φυσιολογικό πάγκρεας και μεγάλη η διαφορά που εμφάνιζαν μεταξύ τους. Η versican αυξήθηκε 27 φορές και η decorin 7 φορές, σε σχέση με το φυσιολογικό πάγκρεας. Η μεγαλύτερη αύξηση της versican σχετίζεται με τις ιδιότητες της πρωτεογλυκάνης, τόσο δομικές, ενυδατικές, χωροπληρωτικές, όσο και λειτουργικές, εφ’ όσον πρόκειται για πολυλειτουργικό μόριο. Επί πλέον, η versican συμβάλλει στην κατακόρυφη αύξηση του κυτταρικού πολλαπλασιασμού, ενώ παράλληλα συμβάλλει και στις αντι-προσκολλητικές ιδιότητες των κυττάρων, παρέχοντας τη δυνατότητα για υπέρμετρη, και πολλές φορές ανεξέλεκτη, κυτταρική ανάπτυξη σε τοπικό επίπεδο. Το γεγονός της χαμηλότερης αύξησης της συγκέντρωσης της decorin, σε σχέση με εκείνη της versican, θα μπορούσε να αποτελεί ένα μέτρο της επιθετικότητας του καρκίνου ή ακόμα, ένα μέτρο της κακοήθειας. Η αύξηση των πρωτεογλυκανών συνοδευόταν από σημαντικότατες αλλαγές στη βιοχημική δομή τους σε επίπεδο υδροδυναμικού μεγέθους, βαθμού και προτύπου θείωσης, όπως επίσης και επιμερίωσης του γλυκουρονικού σε ιδουρονικό. Οι αλλαγές αυτές θα μπορούσε να οφείλονται σε πολλαπλές αλλοιώσεις των βιοσυνθετικών μονοπατιών τους. Ο δεύτερος στόχος διερευνήθηκε με συνδυασμό ενζυμολογικών, ανοσοενζυμικών και μοριακών τεχνικών, από τα αποτελέσματα των οποίων διαπιστώθηκε σε όλα τα δείγματα η παρουσία των ισομορφών υαλουρονιδάσης Hyal1 και ΡΗ20, και σε πολλαπλές μορφές, αλλά και των Hyal2 και Hyal3, όμως μόνο σε προχωρημένο στάδιο, ως επίσης και η παρουσία των τριών συνθασών του υαλουρονικού. Παρατηρήθηκε σημαντική μεταβολή της έκφρασης με το καρκινικό στάδιο. Η Hyal1 εκφραζόταν σε πολύ χαμηλά επίπεδα σε μακροσκοπικώς φυσιολογικά δείγματα παχέος εντέρου με καρκίνο σταδίου Α, όμως η έκφρασή της ήταν πάνω από δέκα φορές μεγαλύτερη στα αντίστοιχα καρκινικά, υποστηρίζοντας ότι η Hyal1 παράγεται από τα καρκινικά κύτταρα. Το γεγονός ότι η έκφραση της Hyal1 στα καρκινικά δείγματα εμφάνιζε σταδιο-εξαρτώμενη μείωση, σε συνδυασμό με το δεδομένο ότι η δράση της οδηγεί στην παραγωγή αγγειογενετικών θραυσμάτων υαλουρονικού, έρχεται σε συμφωνία με το δεδομένο ότι η διαδικασία της αγγειογένεσης απαιτείται κυρίως στα αρχικά στάδια της καρκινικής εξαλλαγής. Από την άλλη πλευρά, η ΡΗ20 εμφάνιζε υψηλότερη έκφραση, σε σχέση με την Hyal1, στα μακροσκοπικώς φυσιολογικά δείγματα σταδίου Α, η οποία όμως αυξανόταν τέσσερις φορές στα αντίστοιχα καρκινικά, υποδεικνύοντας και τη δική της συμμετοχή στη 10 διαδικασία της αγγειογένεσης. Στα επόμενα στάδια υπήρχε μεν αύξηση στην έκφραση της ΡΗ20, αυτή όμως ήταν μικρή, και πιθανόν να λειτουργεί με σκοπό την ακόμα μεγαλύτερη αποικοδόμηση του υαλουρονικού ώστε να χαλαρώσει η δομή του εξωκυττάριου χώρου και να δοθεί η δυνατότητα ανάπτυξης του καρκίνου ή μετάστασης των καρκινικών κυττάρων. Παράλληλα, διαπιστώθηκε μικρή αύξηση της έκφρασης της ΡΗ20 στα μακροσκοπικώς φυσιολογικά δείγματα σταδίου Β και πολύ μεγαλύτερη σε εκείνα σταδίου C. Από τον έλεγχο της έκφρασης των συνθασών του υαλουρονικού διαπιστώθηκε ότι υπάρχει σημαντική σταδιο-εξαρτώμενη αύξηση της HAS1, η οποία οδηγεί στη βιοσύνθεση υαλουρονικού μεγάλου μοριακού μεγέθους, υποστηρίζοντας ότι ο καρκίνος συντονίζει την παραγωγή υαλουρονικού με μέγεθος τέτοιο που, σύμφωνα με τις χωροπληρωτικές και ενυδατικές του ιδιότητες, μπορεί να βοηθήσει την ενυδάτωση του εξωκυττάριου χώρου και την κυτταρική ανάπτυξη. Από την άλλη πλευρά, η HAS2 εμφάνιζε μικρή σταδιο-εξαρτώμενη αύξηση, μόνο στα καρκινικά δείγματα, η οποία μπορεί να οδηγήσει στη βιοσύνθεση μεγαλομοριακού υαλουρονικού, που απαιτείται για τη σωστή και οργανωμένη ανάπτυξη του καρκινικού όγκου. Τέλος, η HAS3 εμφάνιζε μικρή σταδιο-εξαρτώμενη μείωση, υποδηλώνοντας ότι η παρουσία της είναι απαραίτητη σε σχεδόν σταθερό βαθμό για την ανάπτυξη και εξέλιξη του καρκίνου και τούτο γιατί το προϊόν της είναι μικρότερου μοριακού μεγέθους σε σχέση με τις υπόλοιπες συνθάσες. Αυτό εξ άλλου υποστηρίζεται και από το γεγονός ότι η HAS3 εμφανίζει τη μεγαλύτερη έκφραση σε σχέση με τις άλλες συνθάσες σε δείγματα σταδίου Α, στάδιο που είναι κρίσιμο για την αγγειογένεση και την υποβοήθηση της διατροφής των καρκινικών κυττάρων. Συμπερασματικά, γίνεται φανερό ότι τα καρκινικά κύτταρα συνδυάζουν πολλούς μηχανισμούς για την ανάπτυξη, τη διήθηση και την επέκταση του καρκίνου και τα εξωκυττάρια μακρομόρια μπορεί να έχουν κομβικό ρόλο σ’ αυτούς. Οι μηχανισμοί αυτοί, όπως μελετήθηκαν στην παρούσα διατριβή, είναι: ελεγχόμενη αύξηση της συγκέντρωσης των πρωτεογλυκανών versican και decorin, εξειδικευμένες τροποποιήσεις στη βιοχημική δομή των γλυκοζαμινογλυκανών, ελεγχόμενη έκφραση των βιοσυνθετικών και καταβολικών ενζύμων του υαλουρονικού. Όλες αυτές οι μεταβολές συντονίζονται κατά τέτοιο τρόπο ώστε να εξυπηρετήσουν τις απαιτήσεις του καρκίνου είτε στο επίπεδο της αγγειογένεσης είτε στο επίπεδο της οργάνωσης του εξωκυττάριου χώρου. Οι μελλοντικές μελέτες θα πρέπει να προσανατολιστούν ακόμα περισσότερο στη συσχέτιση χημικής δομής και λειτουργικότητας των αλυσίδων θειικής χονδροϊτίνης/δερματάνης, ώστε να γίνουν πλήρως αντιληπτοί οι ρόλοι αυτών των μακρομορίων, όπως επίσης στους ρυθμιστικούς μηχανισμούς που ελέγχουν την έκφραση των ενζύμων του μεταβολισμού του υαλουρονικού, με απώτερο στόχο την ειδικότερη και πληρέστερη φαρμακευτική αντιμετώπιση του καρκίνου. / Cancers of gastrointestinal tract are the most common type of cancers in developed world. Colorectal cancer has the highest incidence, however it is treated with rather good prognosis. On the other hand, pancreatic cancer has very bad prognosis and in most cases it cannot be treated. The last years extended research focused to the extracellular macromolecules of cancer, their role in cancer progression and their possible use as drug targets. The present Thesis aimed to study the extracellular proteoglycans structure in pancreatic cancer and the hyaluronan metabolism in colorectal cancer. The first was investigated by using a combination of biochemical and immunohistochemical techniques, and from their results it was found that two extracellular proteoglycans were present in pancreatic carcinoma, versican and decorin. Both proteoglycans were detected in the stroma and were absent from cancer cells, suggesting their biosynthesis from normal fibroblasts. In addition, their amounts were highly increased in pancreatic carcinoma, as compared with normal pancreas. Their increase in cancer was disproportional. Versican was increased 27 times and decorin 7 times, as compared with normal pancreas. Versican increase is related to its structural, hydration and space-filling properties, as well as to its function, since it is a multifunctional macromolecule. Versican enhances cell proliferation, and together with its anti-adhesive properties, allows mainly uncontrolled cellular growth locally. The lower increase of decorin, as compared with that of versican, could explain aggressiveness and malignancy of pancreatic cancer. Proteoglycans increase was followed by extensive alterations in their biochemical structure, namely, hydrodynamic size, sulphation pattern, and epimerization of glucuronate to iduronate. These should be attributed to multiple alterations of their biosynthetic pathways. The second was investigated by using a combination of enzymatic, immunoenzymatic and molecular techniques, and from their results it was found that multiple forms of Hyal1 and PH20 were present in all samples, as well as all hyaluronan synthases (HASs). Hyal2 and Hyal3 were present in some samples of advanced stage of cancer. Changes in expression with cancer stage were observed. Hyal1 expressed in low levels in apparently macroscopically normal parts of stage A samples, and its expression was 10 times greater in the respective cancerous. This finding suggested that Hyal1 is produced from cancer cells. Hyal1 expresssion showed a stage-related decrease and since its activity results to hyaluronan fragments of angiogenetic size, it could be concluded that Hyal1 is required at early stage of cancer. PH20 expressed in a higher rate than Hyal1 in apparently macroscopically normal parts of stage A samples, and its expression was 4 times greater in the respective cancerous, suggesting its participation in angiogenesis. In advanced stages, PH20 expression was slightly increased, suggesting its participation in extracellular matrix disorganization to permit cancer growth and progression, as well as metastasis. This was also observed in apparently macroscopically normal parts of samples of advanced stages. From the examination of the expression of the various HASs, a great and stage-related increase of HAS1 was found. This enzyme is responsible for the biosynthesis of hyaluronan of very high molecular size and thus it could be suggested that cancer regulates hyaluronan biosynthesis in such a way to fulfill cancer requirements in matrix hydration. HAS2 expression was also increased in a stage-related order only in cancerous samples, but the increase was lower than that of HAS1. This enzyme is responsible for the biosynthesis of hyaluronan of high molecular size which might be required for well-organized cancer growth. HAS3 expression was slightly decreased in a stage-related order, suggesting that its presence is stably required for the correct cancer growth and progression, since its biosynthetic product is of lower hydrodynamic size, as compared with that of HAS1 and 12 HAS2. Moreover, HAS3 expression was higher than that of both other HASs in samples of stage A, a stage very critical for angiogenesis. From the results obtained, it could be concluded that cancer cells combine a variety of multiple mechanisms for cancer growth, progression and invasion, and that extracellular macromolecules might play a very critical role. The mechanisms, as studied in the present Thesis, are: selective and highly regulated increase of the proteoglycans versican and decorin, selective modifications of glycosaminoglycans biochemical structure, selective and highly regulated expression of biosynthetic and catabolic enzymes related to hyaluronan. All these changes coordinate to fulfill cancer requirements for either angiogenesis or extracellular matrix organization, depending on its stage. Future studies will be oriented to chondroitin/dermatan sulphate structure/function relationship for better understanding of the role of these macromolecules in cancer, and of the regulatory mechanisms implicated in the expression of the enzymes involved in hyaluronan metabolism, aiming at the cancer treatment.