Der Umgang mit ionisierender Strahlung in der medizinischen Diagnostik und Therapie ge-winnt ständig an Bedeutung. Welche Auswirkungen dabei geringe Dosen ionisierender Strahlung auf biologische Systeme haben, ist daher relevant und Gegenstand der Forschung. Die Adaptive Antwort kann in der Strahlenbiologie den Niedrig-Dosis-Effekten zugeordnet werden. Dieser Effekt, der auch als Präkonditionierung bezeichnet wird, beschreibt den protektiven Effekt, den eine niedrig dosierte Vorbestrahlung auf eine hoch dosierte Folgebestrahlung hat. Die Adaptive Antwort lässt sich beispielsweise durch Reduzierung von DNA-Schäden oder ein verbessertes Zellüberleben nachweisen. Die protektive Wirkung vor einer hohen Dosis tritt nur in einem begrenzten Zeitfenster zur Vorbestrahlung auf. In dieser Arbeit erfolgte der Nachweis der Adaptiven Antwort an Rattenschilddrüsenzellen, die über einen Natriumiodidsymporter (NIS) verfügen. Nach einer niedrig dosierten Vorbestrahlung und einem bestimmten Erholungsintervall erfolgte dazu jeweils eine zweite Bestrahlung mit einer therapeutisch wirksamen Dosis. Als biologischer Endpunkt wurde das klonogene Zellüberleben (Koloniebildungstest) gewählt. Die Bestrahlung erfolgte mit Röntgenstrahlung und 99mTc. Das 99mTc wird über den NIS in die Zellen aufgenommen. Diese intrazelluläre Radionuklidaufnahme kann durch Zugabe von Perchlorat fast vollständig blockiert werden. So konnte mit 99mTc sowohl ein intrazellulärer als auch ein extrazellulärer Bestrahlungsmodus realisiert werden. Durch die Untersuchung des Uptakes wurde jeweils das Ausmaß der intrazellulären Radionuklidaufnahme bestimmt. Ziel dieser Arbeit war es, die Adaptive Antwort durch Kombination und Variation der Bestrahlungssequenzen Rönt-genstrahlung, 99mTc und 99mTc mit Perchlorat nachzuweisen. Zur Einschätzung der Radiotoxizität wurden Dosis-Wirkungs-Kurven der Bestrahlungsmoda-litäten erstellt. Dabei konnten linear-quadratische bzw. lineare Dosis-Wirkungs-Beziehungen nachgewiesen werden. Die intrazelluläre Aufnahme von 99mTc führte im Vergleich zur extra-zellulären Bestrahlung durch Inkubation mit Perchlorat bei gleichen Aktivitätskonzentrationen zu stark verminderten Überlebensfraktionen. Die Ergebnisse wurden verwendet, um geeignete Dosisbereiche zum Nachweis der Adaptiven Antwort zu ermitteln. Die Adaptive Antwort wurde zunächst durch zweimalige Bestrahlung durch die gleiche Strah-lenqualität nachgewiesen. Für Röntgenstrahlung, 99mTc und 99mTc mit Perchlorat wurden je-weils die Vorbestrahlungsdosen von 0,01 Gy bis 0,75 Gy und die Erholungszeiten von 2 h bis 24 h untersucht. Nachbestrahlt wurde bei Röntgenstrahlung und 99mTc mit 2 Gy und bei 99mTc mit Perchloratinkubation mit 1 Gy. Der Nachweis eines höheren Zellüberlebens durch die Vorbestrahlung gelang bei allen drei Bestrahlungsmodalitäten. Die Adaptive Antwort war jeweils bei 0,025 Gy und 0,05 Gy Vorbestrahlungsdosis und nach 6 h Erholungszeit am stärksten ausgeprägt. Nach 10 h war jeweils keine protektive Wirkung nach Vorbestrahlung mehr nachweisbar. Im Folgenden wurden die Bestrahlungsmodalitäten untereinander variiert. So wurde Rönt-genstrahlung mit 99mTc, sowie Röntgenstrahlung mit 99mTc und Perchlorat kombiniert und die Sequenzen jeweils variiert. Als Vorbestrahlungsdosen wurden 0,025 Gy und 0,05 Gy gewählt. Die Zeitfenster zwischen Vor- und Nachbestrahlung betrugen 4 h; 6 h und 24 h. Bei allen 4 Kombinationen konnte nach 6 h Erholungszeit eine Adaptive Antwort nachgewiesen werden. Die größte protektive Wirkung konnte in allen Versuchen durch 0,05 Gy Vorbestrahlung erreicht werden. Entsprechend der Zielsetzung konnte in dieser Arbeit die Adaptive Antwort unabhängig von der Bestrahlungsmodalität und deren Sequenz bei Vor- und Nachbestrahlung nachgewiesen werden. Insbesondere gelangen der Vergleich und die Kombination aus extra- und intrazellu-lärer Bestrahlung. Es konnte bestätigt werden, dass der durch die Vorbehandlung induzierte protektive Effekt nur in einem begrenzten Zeitfenster bestehen bleibt. Des Weiteren zeichnete sich eine Abhängigkeit des Ausmaßes der Adaptiven Antwort von der Vorbestrahlungsdosis ab. Die Ergebnisse bestätigen die aktuell anerkannte Hypothese, die die Adaptive Antwort als Teil einer allgemeinen Stressantwort der Zelle auf verschiedene Noxen sieht (Calabrese, et al., 2007). Im Hinblick auf moderne Therapieansätze in der Onkologie, wie CIERT oder der Radiorezeptortherapie, ist der Einfluss der Niedrig-Dosis-Effekte, wie der Adaptiven Antwort, auf das Behandlungsergebnis jedoch eher vernachlässigbar. Die angewandte Induktionsdosis sowohl durch eine Röntgenuntersuchung als auch durch eine Szintigraphie ist zu gering bzw. bei der fraktionierten Strahlentherapie zu hoch, um eine Adaptive Antwort zu induzieren. Weiterhin ist das Zeitfenster für die Ausbildung der Protektion in der Praxis nicht gegeben.

Große knöcherne Defekte machen den Einsatz eines Knochenersatzmaterials notwendig. Autogene Spongiosa ist das in jeder Hinsicht unübertroffene Transplantat. Ihre Verfügbarkeit ist jedoch begrenzt. Die Entnahme autogener Spongiosa erfordert meist eine mit zusätzlichen Risiken behaftete und daher zusätzlicher Morbidität verbundene Zweitoperation. Allogene Knochenmatrixgelatine als Weiterverarbeitungsprodukt der demineralisierten Knochenmatrix ist ein osteoinduktives Implantat. Allogene BMG fördert die Regeneration knöcherner Substanzdefekte und kann durch Knochenbanken ständig in ausreichender Menge zur Verfügung gestellt werden. Die verwendete BMG ist ein avitales, vollständig demineralisiertes, antigenfreies Implantat mit günstiger Oberflächenstruktur und guter Bioverträglichkeit. Die Hydroxylapatitkera-mik Endobon® ist eine durch dosierte Verbrennung und Sinterung von boviner Spongiosa hergestellte True Bone Ceramic mit einer organisierten Trabekelstruktur und interkonnek-tierenden Poren. Das Ziel dieser Arbeit war, in vergleichenden Untersuchungen im orthotopen Modell den Einfluß der während der Präparation der BMG herrschenden Temperatur auf die Osteoinduktivität zu erfassen,am Minischwein die knöcherne Regeneration unter dem Einfluß von BMG im Vergleich zur Kombination aus BMG mit der Hydroxylapatitkeramik Endobon® zu untersuchen und dabei gleichzeitigden zeitlichen Verlauf der Knochenbildung beim Heilungsprozeß quantitativ zu erfassen. Die Untersuchung der Temperaturabhängigkeit erfolgte am Trepanationsdefekt bei Wistar- Ratten. Als Negativkontrolle diente der Leerdefekt. Die Heilung des Defekts wurde deskriptiv histologisch und mittels der biochemischen Marker Alkalische Phosphatase, Kalziumgehalt und Hydroxyprolin erfaßt. Die in diesem Versuch verwendete BMG wurde bei 4°C bzw. 22°C hergestellt. Untersuchungszeiträume waren 1, 2, 4, 6 und 12 Wochen. Folgende Ergebnisse wurden erzielt: Beide BMG-Präparationen produzierten eine vollständige Defektheilung nach 12 Wochen.Bei der histologischen Untersuchung konnte zu keinem der Untersuchungszeitpunkte ein Unterschied im Fortschritt der Defektregeneration zwischen beiden Vergleichsgruppen beobachtet werden.Die Aktivität der Alkalischen Phosphatase ist nach der zweiten und der vierten Wochen in der BMG 22°C-Gruppe signifikant (p=0.042 bzw. 0.012) erhöht. Der Kalzium-und Hydroxyprolingehalt werden aus Gründen, die im einzelnen im Kapitel 2.3. diskutiert werden, in diesem Versuch nicht als universell geeignete Parameter zur Erfassung der Osteogenese angesehen. Die Untersuchung der Heilung von Knochendefekten unter dem Einfluß von allogener BMG im Vergleich zu einer Kombination aus BMG mit einer Hydroxylapatitkeramik wurde an Minischweinen durchgeführt. Die zeitliche Dynamik des Knocheneinwuchses wurde anhand histologischer Fluoreszenzübersichten erfaßt. Die tägliche Markierung der Tiere mit Fluorochromen machte die Bestimmung der Knocheneinheilungsrate möglich. Detailhistologien zeigten die Qualität der knöchernen Einheilung. Mittels computergesteuerter Bildanalyse wurde die Quantität des Knocheneinwuchses gemessen. In diesem Versuch wurden folgende Ergebnisse erzielt: Allogene BMG allein hatte keine stimulative Wirkung auf die knöcherne Heilung im ersatzstarken Lager. Der Defekt war auch nach 12 Wochen noch nicht knöchern durchbaut.Der flächenmäßige Anteil neugebildeten Knochens bei Keramik+BMG lag nach 12 Wochen bei 80 % gegenüber 33 % bei alleiniger Implantation von BMG.Keramik mit BMG zeigte eine signifikante Förderung der knöchernen Regeneration und Integration (p=0.0004) mit Bildung einiger separater Osteogenesezentren im Defektzentrum. Die osteokonduktiven Eigenschaften der BMG sind nicht stark genug ausgeprägt, um bei Minischweinen die Heilung ossärer Defekte im ersatzstarken Lager zu beschleunigen. Die Kombination von BMG mit einer Hydroxylapatitkeramik erscheint wegen der signifikanten Beschleunigung des Knocheneinwuchses bei stabiler Fixation als geeignet für die klinische Anwendung. In der Literatur ist gut belegt, daß es sich bei BMG um ein osteoinduktives Implantat handelt. Wird ein klinischer Einsatz von BMG beabsichtigt, ist die vorherige Sterilisation eine unabdingbare Voraussetzung. Die Osteoinduktivität wird durch eine Reihe von Sterilisationsverfahren drastisch reduziert. Für den Verlust der Osteoinduktivität der hier verwendeten BMG kommt als wahrscheinlichste Ursache die Sterilisation im Peressigsäure- Unterdruck- Verfahren in Frage. Der wissenschaftliche Beweis dafür steht noch aus. Die Temperatur während der Präparation hat keinen signifikanten Einfluß auf die osteoinduktive Kapazität der BMG. / Osteoinductive bone replacement substances, particularly the Bone Morphogenetic Proteins (BMP), have long been the subject of scientific interest. However, even though the temperature stability of BMP up to 60 degrees Celsius it is well documented, the procedures for the preparation of demineralized bone matrix, Bone Morphogenetic Gelatin (BMG), and the extraction of BMP called for temperatures of 2 - 4 degrees Celsius. This results in considerable costs. It was previously shown that BMP rapidly loses its osteoinductivity when left in a postmortem milieu at room temperatures. To test the hypothesis that the conditions during the preparation of BMG at room temperature do not lead to a degradation of osteoinductivity, BMG was prepared at 4 centigrade and at room temperature. BMG was then implanted in calvaria defects of 6 mm diameter in Wistar rats. Defects were evaluated at 1, 2, 4, 6, and 12 weeks. Alkaline phosphatase activity, calcium, and hydroxyproline were employed as biochemical markers of osteoneogenesis. Descriptive histology showed no differences between the two implant materials. A control group gave proof that the defects did not heal without BMG. In a second experiment, the repair of bony defects in miniature pigs after implantation of BMG was compared to a combination of BMG with a hydroxyapatite ceramic. The defects measured 9.4 mm in diameter and were located in the patellar joint surface of both distal femurs. Each animal had one defect filled with BMG and one defect filled with a pressfit implanted cylindrical hydroxyapatite ceramic and BMG. Polychromic sequential dye marking allowed the quantification of bone healing at their respective time intervals. The defect repair was evaluated at 6 and 12 weeks using X-ray-documentation, fluorescence microscopy and computer assisted histomorphometry. Defects filled with a combination of BMG with pressfit implanted hydroxyapatite cylinder showed a significantly higher degree of healing as measured in terms of radius and area of bony ingrowth. CONCLUSIONS: BMG does not lose its osteoinductive capacity when prepared at room temperature. This translates into a considerable reduction in costs.The combination of the osteoinductive properties of BMG with osteoconductive biocompatible ceramics is superior over the defect repair produced by the sole implantation of BMG only.

Auditorische Transduktion beschreibt die Umwandlung von Schall in elektrische Signale in Rezeptorzellen. Dies geschieht durch eine Kette biophysikalischer Prozesse: mechanische Ankopplung der Schallwelle, Öffnung von mechanosensitiven Ionenkanälen in den Rezeptorzellen, Ansammlung des Membranpotentials und Auslösung von Aktionspotentialen. In dieser Arbeit wird die damit verbundene Signalverarbeitung am Beispiel der Rezeptorzellen im Ohr von Heuschrecken untersucht. Die Transduktion wird dazu als Kaskade einzelner funktioneller Module beschrieben. Es wird gezeigt, wie derartige Module aus der Beobachtung der System-Antwort, hier der Aktionspotentiale im auditorischen Nerv, mit Hilfe der Iso-Antwort-Methode charakterisiert werden können. Dabei werden im Experiment unterschiedliche akustische Reize ermittelt, die die gleiche System-Antwort liefern. In drei aufeinander aufbauenden experimentellen Untersuchungen führt dies zu folgenden Ergebnissen: 1) Für stationäre Signale wird die Feuerrate der Rezeptorzellen durch die Energie der Trommelfell-Schwingung reguliert. 2) Die auditorische Transduktion lässt sich durch eine Kaskade aus zwei linearen Filtern und zwei nicht-linearen Transformationen (LNLN-Kaskade) beschreiben. Die involvierten Prozesse agieren im sub-Millisekunden-Bereich und können mit der beschriebenen Methode - trotz der auf etwa eine Millisekunde beschränkten Präzision der Aktionspotentiale - mit einer Genauigkeit von ca. 10 Mikrosekunden vermessen werden. 3) Die Adaptation der Feuerrate enthält neben einem dominierenden rückgekoppelten Prozess, der durch die Feuerrate selbst gesteuert wird, auch eine Komponente, die direkt durch das Eingangssignal, die Schallintensität, ausgelöst wird und mechanischer Natur ist. Die Ergebnisse spiegeln die hohen Anforderungen an das zeitliche Auflösungsvermögen im Ohr wider. Die verwendete Methodik ist jedoch auch auf viele andere systemtheoretische Untersuchungen biophysikalischen Kaskaden anwendbar. / Auditory transduction describes the conversion of sound into electrical signals in receptor cells. A sequence of biophysical processes is involved: the mechanical coupling of the sound-pressure wave, the opening of mechanosensory ion channels in the receptor cells, the accumulation of membrane potential and the generation of action potentials. In this work, the signal processing in receptor cells is investigated. The ears of grasshoppers serve as a model system, and transduction is described as a cascade of functional modules. It is shown how such modules can be characterized by the iso-response method from observations of the system''s response. To this end, different acoustic stimuli are determined experimentally that trigger the same response. In three consecutive experimental investigations, this approach leads to the following results: 1) For stationary signals, the firing rate of the receptor neurons is governed by the energy of the ear-drum vibrations. 2) Auditory transduction can be described by a cascade that consists of two linear filters and two nonlinear transformations (LNLN cascade). The processes involved act on sub-millisecond time scales and can be analyzed by the described method with a resolution of around 10 microseconds - despite the limited precision of the action potentials near one millisecond. 3) Spike-frequency adaptation is governed by a feedback process, which is governed by the firing rate, but also contains a feedforward component triggered by the system''s input, the sound intensity. This component is of mechanical origin. The results reflect the high demands for temporal resolution in the ear. The applied method, however, can also be used for a large range of further system-theoretical investigations of biophyical cascades.

Thesis (doctoral)--Lund University, Sweden, 1984. / Extra t.p. with thesis statement and errata slip inserted. Includes index. Bibliography: p. 284-288.

Thesis (doctoral)--Lund University, Sweden, 1984. / Extra t.p. with thesis statement and errata slip inserted. Includes index. Bibliography: p. 284-288.

Graph databases with the property graph model are used in multiple domains including social networks, biology, and data integration. They provide schema-flexible storage for data of a different degree of a structure and support complex, expressive queries such as subgraph isomorphism queries. The exibility and expressiveness of graph databases make it difficult for the users to express queries correctly and can lead to unexpected query results, e.g. empty results. Therefore, we propose a relaxation approach for subgraph isomorphism queries that is able to automatically rewrite a graph query, such that the rewritten query is similar to the original query and returns a non-empty result set. In detail, we present relaxation operations applicable to a query, cardinality estimation heuristics, and strategies for prioritizing graph query elements to be relaxed. To determine the similarity between the original query and its relaxed variants, we propose a novel cardinality-based graph edit distance. The feasibility of our approach is shown by using real-world queries from the DBpedia query log.

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Hantaviren sind wichtige menschliche Krankheitserreger und können das Hämorrhagische Fieber mit renalem Syndrome (HFRS) auslösen, welches sich durch endotheliale Dysfunktion kennzeichnet. Pathogene und nicht-pathogene Hantaviren replizieren sich in Endothelzellen, ohne zytopathische Effekte auszulösen. Dies legt nahe, dass immunpathologische Mechanismen eine entscheidende Rolle in der Pathogenese spielen. Wir haben die antivirale Antwort nach Infektion mit dem pathogenen Hantaan Virus (HTNV) sowie mit dem weniger pathogenen Tula Virus (TULV) in humanen Endothelzellen (HUVEC) verglichen. Die mit HTNV und auch die mit TULV infizierten Zellen zeigten eine erhöhte Expression von Antigen-präsentierenden Molekülen. Hierbei induzierte TULV die Expression von HLA Klasse I-Molekülen noch effizienter. HTNV sorgte für die Induktion von Interferon (IFN)-???während dieses Zytokin im Überstand von TULV-infizierten HUVEC kaum nachzuweisen war. Trotzdem konnte die Hochregulation von HLA Klasse I-Molekülen auf HTNV- und TULV-infizierten Zellen durch anti-IFN-?-Antikörper blockiert werden. Interessanterweise wurde das antiviral wirksame MxA-Protein, welches die virale Replikation hemmt, bereits 16 Stunden nach einer Infektion mit TULV induziert. Im Gegensatz dazu war MxA in HTNV-infizierten Zellen erst nach 48 Stunden der Infektion nachzuweisen. Der Kinetik der MxA-Expression entsprechend, replizierte sich TULV nur sehr schwach in HUVEC, wohingegen HTNV-infizierte Zellen hohe Virustiter aufwiesen, die nach 48 Stunden der Infektion wieder zurückgingen. Beide Hantavirus-Spezies waren jedoch gleichermaßen effizient in der Lage, sich in Vero E6-Zellen zu replizieren, denen die IFN-induzierte MxA-Antwort fehlt. Die verzögerte Induktion des MxA nach einer Infektion der HUVEC mit HTNV, könnte die Virusausbreitung ermöglichen und mit zur Pathogenese des HFRS beitragen. Das Risiko, sich während der Arbeit im Forschungslabor versehentlich mit Hantaviren zu infizieren, macht spezielle Sicherheitsmaßnahmen zwingend erforderlich. Die Wirkung von chemischen oder physikalischen Inaktivierungsmethoden wurde an HTNV-infizierten Proben untersucht. Die beschriebenen Maßnahmen zur Virus-Desinfektion sind geeignet, eine sichere Handhabung der Proben zu gewährleisten. / Hantaviruses represent important human pathogens and can induce hemorrhagic fever with renal syndrome (HFRS), which is characterised by endothelial dysfunction. Both pathogenic and nonpathogenic hantaviruses replicate without causing any apparent cytopathic effect suggesting that immunopathological mechanisms play an important role in pathogenesis. We compared the antiviral response triggered by Hantaan virus (HTNV), a pathogenic hantavirus associated with HFRS, and Tula virus (TULV), a rather nonpathogenic hantavirus, in human umbilical vein endothelial cells (HUVEC). Both HTNV- and TULV-infected cells showed increased levels of molecules involved in antigen presentation. However, TULV-infected HUVEC more rapidly upregulated HLA class I molecules. Interestingly, HTNV clearly induced the production of interferon (IFN)-( whereas expression of this cytokine was barely detectable in the supernatant or in extracts from TULV-infected HUVEC. Nevertheless, upregulation of HLA class I on both TULV- and HTNV-infected cells could be blocked by neutralising anti-IFN-( antibodies. Most strikingly, antiviral MxA protein, which interferes with hantavirus replication, was induced already 16 h after infection with TULV. In contrast, HTNV-infected HUVEC showed no expression of MxA until 48 h postinfection. In accordance with the kinetics of MxA expression TULV only inefficiently replicated in HUVEC whereas HTNV-infected cells produced high titers of virus particles that decreased 48 h postinfection. Both hantavirus species, however, could replicate equally well in Vero E6 cells which lack an IFN-induced MxA response. Thus, a delayed induction of antiviral MxA in endothelial cells after infection with HTNV could allow viral dissemination and contribute to the pathogenesis leading to HFRS. The potential risk of accidental infection by hantaviruses in a clinical or research laboratory necessitates special precautionary measures. To study the elimination of hantavirus infectivity, the effects of different chemical and physical inactivation and depletion procedures were investigated on HTNV-containing materials. The virus inactivation and depletion methods described herein are suitable to prepare non-infectious samples for further use in immunological, virological and cell biological assays.

Bis zum heutigen Zeitpunkt ist wenig über die physiologischen Effekte von Ethanol auf Cyanobakterien bekannt. Dies ist nicht überraschend, da es unwahrscheinlich ist, dass Cyanobakterien in ihrer natürlichen Umwelt auf Wachstums inhibierende Konzentrationen stoßen, und deswegen war die Stressantwort auf Ethanol nur von geringerem Interesse für die Forschungsgemeinschaft. Nichts desto weniger sind durch neue Entwicklungen im Biofuel- Sektor, insbesondere im Kontext der Produktion von Ethanol mit Hilfe von genetisch manipulierten Cyanobakterien, Kenntnisse über die zelluläre Toleranz und Zellantwort gegenüber dem gewünschten Produkt von grundlegender Bedeutung. Microarray-Experimente, die einen Einblick in die zelluläre Antwort durch Änderung der Genexpression auf Ethanolproduktion bringen sollten, zeigten, dass Gene des Phycocyanin-Operons als die am signifikantesten und stärksten betroffenen funktionalen genetischen Elemente. Weitere Microarray-Experimente mit verschiedenen Konzentrationen von extern zugefügtem Ethanol zeigten eine zeitverzögerte (24h) Hochregulation von PS II-Genen und dem Transkript cpcG2. Diese Arbeit beschreibt weiterhin die Ergebnisse eines Experiments zur "Evolution im Labor", das die intrinsische Kapazität von Synechocystis sp. PCC 6803 zur Erweiterung der Toleranz gegenüber Ethanol aufzeigen sollte. Die erhöhte Ethanoltoleranz führte zu einer Optimierung der endogenen Ethanolproduktion. Derartige Versuche zur Stammoptimierung durch "Evolution im Labor" sollten daher geeignete Mittel sein, um bestimmte Eigenschaften von Organismen für biotechnologische Ziele zu verbessern. In der Gesamtheit geben die Ergebnisse dieser Arbeit Einblicke in die Antwort der Synechocystis-Zellen auf Ethanol auf den Ebenen des Stoffwechsels und der Genexpression und stellen eine wertvolle Datensammlung für zukünftige Versuche mit dem Ziel dar, die Ethanolproduktionsrate in Cyanobakterien durch genetic engineering zu erhöhen. / Until recently, little has been known about the effects of ethanol on the physiology of cyanobacteria. This is not surprising as it is unlikely that cyanobacteria encounter growth inhibiting concentrations of ethanol in their natural environment, and thus the ethanol stress response used to be of limited interest to the scientific community. Nevertheless, for recent biotechnological approaches in the field of biofuel production, and in particular for the attempts to produce ethanol with the help of genetically modified microalgae and cyanobacteria, knowledge of cellular tolerance and response to the desired product is pivotal. Microarray analysis demonstrating that a specific part of the phycocyanin operon is the most significantly and strongly affected functional genetic subsystem under ethanol producing conditions. Additional microarray experiments with different concentrations of external ethanol showed a time-delayed (24h) characterized by a prominent up-regulation of PS II genes with phycocyanin linker proteins playing a major role in the transcriptional response. Another aspect of this work was an artificial evolution experiment, which was performed to delineate the intrinsic capacity of Synechocystis sp. PCC6803 to tolerate ethanol. In addition, the evolved strain proved to be a superior background for endogenous ethanol production showing that artificial evolution experiments are a suitable method to improve certain features of organisms for biotechnological purposes. Overall, the results of this work give new insight into physiological and gene regulatory responses of Synechocystis sp. PCC6803 exposed to ethanol and will be a very valuable dataset for future attempts to improve cyanobacterial ethanol production by the means of genetic engineering.

Biologische Systeme sind in der Lage sich an eine Niedrig-Dosis-Bestrahlung anzupassen und eine geringere Sensitivität gegenüber einer nachfolgenden Hoch-Dosis-Bestrahlung zu entwickeln. Dieses Phänomen wird als adaptive Antwort bezeichnet und wurde nach der Bestrahlung mit externen Strahlungsquellen wiederholt in vivo und in vitro untersucht. Im Gegensatz dazu gibt es für die Bestrahlung mit offenen Radionukliden keine systematischen und vergleichenden Untersuchungen. Im Mittelpunkt dieser Arbeit standen der Nachweis sowie die Analyse der adaptiven Antwort an PC Cl3-Zellen nach Bestrahlung mit den offenen Radionukliden Re-188 und Tc-99m. Die Zellschädigung wurde mit dem alkalischen Komet-Assay, zur Bestimmung des initialen DNA-Schadens und dem Koloniebildungstest, zur Ermittlung des klonogenen Überlebens, untersucht. Zur Aufklärung von möglichen Regulationsmechanismen der adaptiven Antwort wurde die Induktion und Reparatur von DSB mit dem gamma-H2AX-Immunfluoreszenz-Assay und die intrazelluläre Radionuklidaufnahme betrachtet. In dieser Arbeit erfolgte erstmals eine systematische Untersuchung der adaptiven Antwort nach Bestrahlung mit offenen Radionukliden in vitro. Insgesamt zeigen diese Ergebnisse, dass nach Bestrahlung mit offenen Radionukliden eine adaptive Antwort ausgebildet wird. Diese ist von der Strahlenqualität während Vor- und Folgebestrahlung sowie der Art der DNA-Schädigung und den initiierten Reparaturprozessen abhängig. Weiter Einflussfaktoren sind die Erholungszeit, die Vorbestrahlung (Dosis, Strahlenqualität) und die Art des Schadensnachweises. Neben den bekannten Regulationsmechanismen wurde erstmals die Reduktion der intrazellulären Radionuklidaufnahme als weitere mögliche adaptive Antwort beschrieben.