Philosophiae Doctor - PhD / This study reports on a proteomic analysis of sorghum proteomes in response to salt and hyperosmotic stresses. Two-dimensional gel electrophoresis (2DE) in combination with mass spectrometry (MS) was used to separate, visualise and identify sorghum proteins using both sorghum cell suspension cultures and whole plants. The sorghum cell suspension culture system was used as a source of culture filtrate (CF) proteins. Of the 25 visualised CBB stained CF spots, 15 abundant and well-resolved spots were selected for identification using a combination of MALDI-TOF and MALDI-TOFTOF MS, and database searching. Of these spots, 14 were positively identified as peroxidases, germin proteins, oxalate oxidases and alpha-galactosidases with known functions in signalling processes, defense mechanisms and cell wall metabolism. / South Africa

A aplicação de microrganismos capazes de adsorver metais se destaca dentre as técnicas para biorremediação ambiental. O objetivo deste trabalho foi isolar e identificar bactérias com potencial de emprego nesta tecnologia. A partir de amostras de solo, água e sedimentos coletadas da mina Sossego da VALE em 4 eventos de coleta, foram isoladas 73 bactérias resistentes à altas concentrações de Cu2+. Para a identificação dos isolados utilizaram-se diversos métodos: MALDI-TOF; sequenciamento de parte dos genes 16S rRNA e rpoD; construção de árvores filogenéticas; e provas bioquímicas. Foram selecionadas 12 bactérias pertencentes a pelo menos, 8 espécies diferentes, sendo a maioria pertencente ao gênero Cupriavidus. 75% dos isolados apresentou resistência a Cu2+ superior a de C. metallidurans CH34, bactéria mais resistente a Cu2+ conhecida. Valores de adsorção de Cu2+ superiores aos desta bactéria também foram observados em 5 isolados. Os resultados obtidos indicam que os isolados selecionados apresentam alto potencial para aplicação em biorremediação ambiental. / The application of microorganisms capable of adsorbing toxic metals stands out from other bioremediation techniques. This study aimed to isolate and identify bacteria with potential for bioremediation of environments contaminated by copper ions. From soil, water and sediment samples collected at VALE`s Sossego mine collected at 4 different occasions, 73 copper resistant bacteria were isolated. For the identification of the isolates, various methods were used: MALDI-TOF, sequencing of part from the genes rRNA and rpoD; construction of phylogenetic trees; and biochemical tests. 12 bacteria that belong to at least 8 different species were selected. 75% of the isolates were resistant to Cu2+ exceeding C. metallidurans CH34, the, most resistant bacteria to Cu2+ known. The ion adsorption capacity of 5 isolates was greater than those for C. metallidurans. The results obtained for the bacterial isolates indicate that they have a high potential for application in environmental bioremediation.

Les peptides vecteurs ou CPP sont de petits peptides, en général de taille inférieure à 30 acides aminés. Parmi les nombreux CPP décrits dans la littérature, les peptides riches en arginine ont fait l'objet d'une attention particulière. Plusieurs modifications chimiques du squelette peptidique conduisant à une distribution spatiale différente des groupes fonctionnels, ou encore l'introduction de chaînes aliphatiques ont été effectuées pour accroitre la capacité du peptide à traverser la membrane de la cellule. L'objectif de ce travail a été le développement de nouveaux peptides vecteurs cycliques contenant un domaine cationique minimal et pouvant être acylés par une chaîne aliphatique. Quinze nouveaux transporteurs cycliques, dont les peptides vecteurs classiques Pénétratine et R6W3ont été synthétisés. La cyclisation tête-queue par ligation chimique native a été rendue possible par l'introduction d'un résidu cystéine et d'une fonction thioester (ou précurseur) respectivement aux extrémités N et C-terminales des différentes séquences de CPP. Leur aptitude à transporter le peptide bioactif PKCi dans des cellules CHO a été évaluée par quantification de la cargaison internalisée en utilisant la spectrométrie de masse MALDI-TOF. Les résultats indiquent une meilleure internalisation essentiellement par voie d'endocytose dépendante des glycosaminoglycanes, suite à la cyclisation des CPP comparés à leur version linéaire. De toute la série des lipopeptides testés dans ce projet, deux séquences se distinguent par leur capacité remarquable à franchir les membranes cellulaire : les CPP [C12-R4] et [C12-R7]. / Cell-penetrating peptides (CPPs) are short, cationic or amphipatic peptides, usually containing less than 30 amino acids, which are able to deliver various bioactive cargoes inside cells. Among the many CPPs described in the literature, the arginine-rich peptides have attracted particular attention. Several chemical modifications of the peptide backbone leading to different spatial distributions of the CPP functional groups, or the introduction of aliphatic chains have been made to enhance their internalization efficiency. The aim of this work was the synthesis of new cyclic CPPs containing a minimal cationic domain and their functionalisation with an aliphatic chain. We have synthesised a small library of fifteen new cyclic carriers including the classical CPPs Penetratin and R6W3 using native chemical ligation (NCL) in solution. The introduction of an N-terminal Cys residue and of a C-terminal thioester (or precursor) in the initial linear peptide sequence allowed the head-to-tail cyclisation. The efficiency of cargo delivery in CHO cells was measured by MALDI-TOF mass spectrometry. We found that cyclisation of CPPs improved their internalisation efficiency mostly by glycosaminoglycan-dependent endocytosis. Among the whole series of lipopeptides tested in this project, two sequences are distinguished by their remarkable ability to cross cellular membranes: the peptides [C12-R4] and [C12-R7].

Herein, we report on the mechanochemical Scholl reaction of dendritic oligophenylene precursors to produce benchmark nanographenes such as hexa-peri-hexabenzocoronene (HBC), triangular shaped C60 and expanded C222 under solvent-free conditions. The solvent-free approach overcomes the bottleneck of solubility limitation in this well-known and powerful reaction. The mechanochemical approach allows tracking the reaction process by in situ pressure measurements. The quality of produced nanographenes has been confirmed by MALDI-TOF mass spectrometry and UV-Vis absorption spectroscopy. This approach paves the way towards gram scale and environmentally benign synthesis of extended nanographenes and possibly graphene nanoribbons suitable for application in carbon based electronics or energy applications.

L'établissement d'un répertoire exhaustif ainsi que son élargissement constituent les deux objectifs principaux de ce travail. Nous avons d'abord établi la toute première liste de bactéries identifiées par culture des voies respiratoires au travers de la littérature scientifique. Nous répertorions ici 756 espèces, ce qui représente 27,23% de l'ensemble des bactéries isolées chez l'homme lorsque comparé au répertoire établi récemment par Bilen et al. Parmi ces bactéries, 514 avaient déjà été isolées au moins une fois dans les poumons. Plus de la moitié (i.e., 65,5%) des bactéries isolées pour la première fois dans des échantillons de poumons, ont été identifiées après les années 2000, soulignant la nécessité de poursuivre les efforts pour cultiver des microbes à partir des échantillons de voies respiratoires. Nous pensons que la combinaison de méthodes de culture à grande échelle telles que la culturomique et la métagénomique aidera à mieux décrire le microbiote pulmonaire. Des études antérieures sur le microbiote digestif le démontre. Nous avons ensuite utilisé des approches culturomiques et métagénomiques pour explorer le microbiote respiratoire d'individus sains. Nous avons isolé 193 bactéries par culturomics. Parmi ceux-ci, nous avons ajouté 84 au répertoire du microbiote respiratoire, dont 14 nouvelles espèces. En utilisant des approches métagénomiques, 139 OTU identifiées au rang de l'espèce dont seulement 49 (17,3%) étaient également retrouvées par culturomique, confortant la complémentarité des deux approches. Enfin, nous avons utilisé la taxonogénomique, une nouvelle approche permettant la description de nouvelles espèces bactériennes, pour décrire 19 bactéries. / The establishment of a comprehensive directory and its expansion through the use of high-speed culture methods are the two main objectives of this thesis work. We first established the first list of bacteria identified by airway culture through the scientific literature. Here we list 756 species, representing 27.23% of all bacteria isolated from humans when compared to the recently established repertoire of Bilen et al. Of these bacteria, 514 had already been isolated at least once in the lungs. Considering bacteria isolated for the first time in lung samples, more than half (ie, 65.5%) were identified after the 2000s, highlighting the need for continued efforts to grow microbes from lane samples respiratory. We believe that the combination of large scale culture methods such as culturomics and metagenomics will help to better describe the pulmonary microbiota. Previous studies on the digestive microbiota have shown the complementarity of these two approaches. We then used culturomic and metagenomic approaches to explore the respiratory microbiota of healthy individuals. We isolated 193 bacteria by culturomics. Of these, we added 84 bacteria to the repertoire of the respiratory microbiota, including 14 new species discovered. Using metagenomic approaches, 139 OTUs identified with the rank of the species of which only 49 (17.3%) were also recovered by culturomics, reinforcing the complementarity of the two approaches. Finally, we used taxonogenomics, a new approach for describing new bacterial species by integrating genomic and proteomic data with those that are classically integrated. Using this approach, 19 bacteria were described as part of this work.

Der zeitnahe und möglichst sichere Nachweis bakterieller Krankheitserreger und deren Empfindlichkeit gegenüber verfügbaren antibakteriell wirksamen Chemotherapeutika (Antibiotika) stellt einen Hauptaufgabenbereich der medizinischen mikrobiologischen Routinediagnostik dar. Hierzu wurden im Laufe der Jahre unterschiedliche Methoden entwickelt, womit von der genauen Beschreibung der Kolonie- und mikroskopischen Morphologie, Anfärbbarkeit und Formation über die Charakterisierung der biochemischen Leistungsfähigkeit bis hin zur genauen Sequenzierung des gesamten Genoms ein enormer Fortschritt zu verzeichnen war. Seit Mitte der 1990er Jahre etablierte sich die Massenspektrometrie als phänotypisches Nachweisverfahren und gewann zunehmend an Bedeutung. Ebenso konnten Erfolge beim Nachweis Antibiotika resistenter Bakterien verzeichnet werden. Um das Potential dieser noch jungen Nachweismethode weiter zu erforschen, wurden in dieser Arbeit Spezies der Familie Enterobacteriaceae und der Nonfermenter in eine eigene massenspektrometrische Datenbank aufgenommen, um diese als Grundlage zur Validierung des Identifizierungspotentials der Methode mittels Blindstudie zu nutzen. Im selben Arbeitsschritt wurde der Versuch unternommen, Antibiotika resistente Stämme im Zuge der Speziesidentifizierung zu detektieren, um so Aussagen über eine mögliche Einschränkung der therapeutischen Möglichkeiten und gegebenenfalls notwendigen Hygienemaßnahmen treffen zu können.

Under senare år har en särskilt hög resistensutveckling observerats hos gramnegativa bakterier inom familjen Enterobacteriaceae. Den främsta resistensmekanismen utgör produktion av så kallade "extended-spectrum β-lactamases" (ESBL) och särskilt oroväckande är karbapenemaser (ESBLCARBA) som har förmåga att bryta ner ett flertal olika grupper av β-laktamantibiotika. Matrix Assisted Laser Desorption Ionization-Time of Flight Mass Spectrometry (MALDI-TOF MS) har utforskats som metod för snabb detektion av karbapenemasaktivitet genom analys av nedbrytning av antibiotika. Syftet med denna studie var att utvärdera om MALDI-TOF MS kan användas som metod för att detektera enzymatisk nedbrytning av Ceftolozan/Tazobaktam samt att undersöka vilka enzymer som uppvisar nedbrytning av antibiotikan. Sju karbapenemasproducerande isolat och en β-laktamasnegativ kontrollstam användes i studien. Isolaten inkuberades 120 min respektive 270 min med antibiotika (1mg/ml) i en buffertlösning (0,08% ammoniumbikarbonat, pH 8). Efter centrifugering analyserades supernatanten med MALDI-TOF MS. Nedbrytning av Ceftolozan detekterades hos samtliga karbapenemasproducerande stammar, utom hos E. coli med NDM-1 produktion. Nedbrytningstoppar av Tazobaktam detekterades emellertid enbart hos stammar med OXA-48 och NDM-7 produktion. Tydligast nedbrytning sågs efter 120 min. För tydligare visualisering av nedbrytningstoppar bör metoden dock optimeras med avseende på matrix, buffert och antibiotikakoncentration. / In recent years, an alarming increase of antibiotic resistance has been observed in Gram-negative bacteria, classified in the family Enterobacteriaceae. The main resistance mechanism is the production of extended-spectrum β-lactamases (ESBL). Particularly worrisome is the production of carbapenemases (ESBLCARBA) due to their ability to hydrolyze a broad range of β-lactams. Recently, Matrix Assisted Laser Desorption Ionization-Time of Flight Mass Spectrometry (MALDI-TOF MS) has been investigated as a method for rapid detection of carbapenemase activity through observation of antibiotic degradation. The aim of this study was to investigate whether MALDI-TOF MS can be used as a method to detect degradation of Ceftolozane/Tazobactam as well as to examine which enzymes that possess the ability to hydrolyze the antibiotic. A total of seven carbapenemase-producing strains were used in the study. The experiment also included a β-lactamase-negative isolate as a negative control. The strains were incubated with antibiotic (1mg/ml) in a buffered solution (0,08% ammonium bicarbonate, pH 8) for 120 min and 270 min. The supernatant, after centrifugation, was analyzed by MALDI-TOF MS. All the carbapenemase-producing strains demonstrated hydrolysis of Ceftolozane, except for NDM-1 producing E. coli. However, mass peaks corresponding to the degradation of Tazobactam were only detected in strains producing OXA-48 and NDM-7. The degradation of Ceftolozane/Tazobactam was most apparent after 120 minutes. However, to better enable detection of mass peaks, further optimization is needed in regard to appropriate matrix, buffer and antibiotic concentration.

Acinetobacter är gramnegativa bakterier som orsakar svåra nosokomiala infektioner hos immunkomprometterade och neutropena patienter. Det har rapporterats att den vanligaste smittkällan är sjukhusutrustning såsom andningsinstrument, där kolonisation av acinetobacter observerats. Av den anledningen att acinetobacter är multiresistenta mot olika antibiotikum medför det att en acinetobact infektioner blir svåra att behandla. Syftet med studien var att undersöka vilka acinetobactarter som orsakat bakteremi i Skåne från 2011-2019 samt undersöka vilka antibiotika de är resistenta för. Dessutom undersöktes hur stor andel av bakteremifynden som är resistenta mot betalaktamantibiotika, och vilka arter som är mest resistenta. För att artidentifiera acinetobacterna användes MALDI-TOF som analysinstrumentet. Resistensbestämningen bestämdes med E-test och diskdiffusionsmetoden, där tolv olika antibiotika testades. Resultatet visade att bland de 107 stammarna var A. Iwoffii störst då den utgjorde 31 st. Dessutom visade resultatet att majoriteten av stammarna var känsliga mot de tolv antibiotikasorterna. Bland de resistenta stammarna var de flesta av arten A. Baumannii som tidigare är kända för att vara multidrug-resistant (MDR). / Acinetobacter are gram-negative bacteria that cause severe nosocomial infections in immunocompromised and neutropenic patients. It has been reported that the most common source of infection is hospital equipment such as respiratory instruments, where colonization of acinetobacter has been observed. Due to the fact that acinetobacter is multi-resistant to various antibiotics, it makes an acinetobact infection difficult to treat. The aim of the study is to investigate which acinetobact species caused bacteremia in Skåne from 2011-2019 and to investigate which antibiotics they are resistant to. In addition, the proportion of bacteremia findings that are resistant to beta-lactam antibiotics was examined, and which species are most resistant. MALDI-TOF was used to identify the species of acientobacter. Twelve different antibiotics were tested with E-test and the disc diffusion method. The results showed that among the 107 strains was A. iwoffii the largest acinetobacter species, which corresponds to 31. In addition, the results obtained showed that the majority of the strains were sensitive to the twelve types of antibiotics. Among the resistant strains were the majority of the species A. Baumannii, which are known to be multidrug resistant (MDR).

Philosophiae Doctor - PhD / Sorghum (Sorghum bicolorï, a drought tolerant cereal crop, is not only an important food source in the semi arid/arid regions but also a potential model for studying and gaining a better understanding of the molecular mechanisms of drought and salt stress tolerance in cereals. This study reports on a proteomic analysis of sorghum proteomes in response to salt and hyperosmotie stresses. Two-dimensional gel electrophoresis (2DE) in combination with mass spectrometry (MS) was used to separate, visualise and identify sorghum proteins using both sorghum cell suspension cultures and whole plants. The sorghum cell suspension culture system was used as a source of culture filtrate (CF) proteins. Of the 25 visualised CBB stained CF spots, 15 abundant and well-resolved spots were selected for identification using a combination of MALDI- TOF and MALDI- TOFTOF MS, and database searching. Of these spots, 14 were positively identified as peroxidases, germ in proteins, oxalate oxidases and alpha-galactosidases with known functions in signalling processes, defense mechanisms and cell wall metabolism. Following 200 mM NaCl and 400 mM sorbitol stress treatments, the expression/abundance of a protein spot similar to a rice wall-associated protein kinase was upregulated in the sorghum secretome in response to both stresses. Amino acid sequence alignment of the matching peptides between these two proteins showed that the sorghum CF spot possesses a protein kinase domain. Therefore, this protein could possibly participate in cell signalling functions, which link the external environment with the cell's cytoplasm. Using whole plant systems, a comparative study of leaf protein expression between two sorghum varieties, AS6 (salt sensitive) and MN1618 (salt tolerant) was conducted. Forty well resolved spots of varying abundances were picked for MS analysis. Of these, 28 were positively identified, representing proteins with functions in carbohydrate metabolism (60.7%), proton transport (17.9%), protein synthesis (7.1%), hydrolytic functions (7.1%), nucleotide metabolism (3.6%) and detoxification (3.6%). Using PDQuest™ Advanced 2D Analysis Software version 8.0.1 (BIO-RAD), a comparative analysis of leaf proteome expression patterns between the two sorghum varieties was conducted. The results indicated proteins with similar expression patterns as well as qualitative and quantitative differences between the two leaf proteomes. The effect of 100 mM NaCI on leaf proteome expression between the two sorghum varieties was also studied. Western blotting analysis of leaf, sheath and root tissues using Hsp70 antibodies showed that this treatment induced Hsp70 expression, a known stress protein, in both varieties. Thereafter, the partially annotated leaf proteome map was used to landmark other salt responsive proteins. Examples of differential expression patterns included glutathione S transferase and hydroxynitrile lyase proteins whose abundances were upregulated in both varieties, while the large subunit of RuBisCo was downregulated in AS6 but upregulated in MN1618. Qualitative spot expression differences in response to salt stress were also observed between the two sorghum varieties but these remained unidentified after both MALDI-TOF and MALDI-TOF-TOF MS, possibly indicating novel and previously uncharacterised sorghum proteins. The results of this study can be used as reference tools by proteomics researchers worldwide as well as a foundation for future studies.

Bei der Zellkultivierung wird dem artifiziell hergestellten Grundmedium meist tierisches Serum hinzugefügt, um ein adäquates Wachstum der Zellen zu gewährleisten. So liefert das Serum zusätzliche Nährstoffe, essenzielle Wachstumsfaktoren und eine Vielzahl weiterer Moleküle. Die Seren werden kommerziell aus tierischem Vollblut hergestellt und normalerweise vor ihrer Auslieferung auf bestimmte Parameter, wie zum Beispiel Aminosäure-Gehalt und Albumin-Konzentration, getestet. Trotz dieser Testung seitens der vertreibenden Unternehmen bestehen große Qualitätsunterschiede bei den Zellkulturanwendungen. Somit sind Forschungslabore häufig gezwungen Probeseren anzufordern und diese in eigenen zeitaufwendigen und kostenintensiven Zellkulturversuchen zu testen, bevor ein Serum ausgewählt und in den eigentlichen Versuchen eingesetzt werden kann. Auch die serumvertreibenden Unternehmen müssen demzufolge alle Serumchargen bis zum Abschluss der Testversuche in ausreichenden Mengen bereithalten, was einen bedeutenden Mehraufwand darstellt. Aus diesen Gründen wäre es eine entscheidende Vereinfachung, wenn ein geeigneter Biomarker zur Testung der Serumtauglichkeit gefunden werden könnte, der diese aufwendigen Vorversuche ersetzt. Ein potenzieller Biomarker könnte das Glycerophospholipid Lysophosphatidylcholin (LPC) sein. Seine stressbedingte Bildung, vorrangig aus Phosphatidylcholin (PC), im Rahmen von Entzündungen, oxidativem Stress oder ungünstigen Lagerungsbedingungen könnte als Indikator für qualitätsmindernde Prozesse im Serum dienen. Des Weiteren könnte das vermehrte LPC selbst einen entscheidenden Einfluss auf das Wachstum von Zellen haben und somit die Qualität der Seren widerspiegeln. Die Matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight Massenspektrometrie (MALDI-TOF MS) eignet sich aufgrund ihrer Robustheit gegenüber Verunreinigungen und der hohen Messgeschwindigkeit für die Detektion beider Moleküle in biologischen Materialen. Zur weiteren Vereinfachung der Bestimmung der LPC-Konzentration mittels MALDI-TOF MS wird oft auf den Zusatz eines internen Standards verzichtet, um zusätzliche Fehlerquellen zu vermeiden. Hierbei wird LPC ausschließlich relativ zur PC-Konzentration ermittelt (PC/LPC-Verhältnis). Da es sich bei Serum um eine komplexe, biologische Probe handelt, könnten Molekülinteraktionen wie beispielsweise Protein-Lipid-Interaktionen Grund für unterschiedliche PC/LPC-Verhältnisse sein. Albumin als ubiquitär im Serum vorhandenes Protein kann eine Vielzahl von Molekülen binden, darunter auch bestimmte Lysophospholipide. Somit ist es wichtig zu klären, inwieweit Albumin eine adäquate Detektion von Lysophosphatidylcholin verhindern beziehungsweise beeinflussen kann. Die hier publizierte Arbeit konnte zeigen, dass Albumin-Zusatz (von Pferd und Rind) zu einem Anstieg des detektierten PC/LPC-Verhältnisses im „intakten“ Serum führt. Umgekehrt sinkt das PC/LPC-Verhältnis beim enzymatischen Verdau des Albumins wieder, weil nun mehr LPC detektiert werden kann. Der Einfluss von Pepsin und Trypsin, die durch den enzymatischen Verdau des Albumins zu einer verbesserten LPC-Detektion führen, wurde unter verschiedenen Bedingungen (Konzentration, Inkubationszeit, Temperatur) verglichen. Abschließend wurde ein verbessertes Protokoll für die MALDI-TOF MS-Messungen des PC/LPC-Verhältnisses im „intakten“ Serum durch einen vorausgehenden Pepsin-Verdau vorgeschlagen. Dabei muss vor allem darauf geachtet werden, möglichst niedrige Temperaturen zu verwenden, um die temperaturbedingte Konversion von PC zu LPC zu minimieren. Sowohl das ursprüngliche als auch das erweiterte Messprotokoll fand im zweiten Teil der Arbeit Anwendung. Hier wurde die aufwendige konventionelle Qualitätstestung von Pferdeseren mittels Zellkultur mit der massenspektrometrischen Messung von LPC als Biomarker verglichen, um eine etwaige Vereinfachung der Serumselektion zu evaluieren. Die verwendeten FDCPmix-Zellen sind murine hämatopoetische Vorläuferzellen, die beispielsweise zur Untersuchung der hämatopoetischen Stammzellnische verwendet werden. Ähnlich wie die hämatopoetischen Stammzellen selbst, stellen die FDCPmix-Zellen hohe Anforderungen an die Zellkulturbedingungen. Wird inadäquates Medium bzw. Serum verwendet, können Wachstum und Differenzierungspotential negativ beeinflusst werden, wodurch die Zellen nicht mehr für weitere Versuche geeignet sind. Folglich ist die achtsame Auswahl des Pferdeserums essenziell. Acht Pferdeseren von verschiedenen Anbietern wurden zur Kultivierung nach derzeitigem Goldstandard eingesetzt. Als Evaluationsparameter für die Qualität des jeweiligen Serums wurden Zellwachstum, Differenzierungspotenzial nach Kultivierung und die Fähigkeit Zellkolonien im semifesten Medium (colony forming units - CFUs) zu bilden, verwendet. Hierbei zeigten sich deutliche Unterschiede zwischen den verschiedenen Seren. Insbesondere in der Fähigkeit CFUs auszubilden und im Wachstum waren die größten Unterschiede zu erkennen. Diese Zellkultur-Ergebnisse wurden mit MALDI-TOF MS-Messungen des PC/LPC-Verhältnisses vor und nach Pepsinverdau im „intakten“ Serum verglichen. Jedoch korrelierte das PC/LPC-Verhältnis nicht mit den Ergebnissen der Zellkulturexperimente. Dies ist mit den Unterschieden in der PC-Konzentration zwischen den verschiedenen Seren zu erklären. Enthält ein Serum generell viel PC, so kann trotz eines hohen PC/LPC-Verhältnisses die LPC-Konzentration im Serum zu hoch sein und die Zellkultivierung negativ beeinflussen. Deshalb wurde LPC mit Hilfe eines internen Standards quantifiziert. Bei den für die Kultivierung ungeeigneten Seren lag, sowohl vor als auch nach Proteinverdau, eine hohe LPC-Konzentration vor. Umgekehrt konnten die Pferdeseren mit geringen LPC-Konzentrationen mit günstigen Zellkultur-Ergebnissen assoziiert werden. Dieser negative Einfluss einer hohen LPC-Konzentration konnte durch die artifizielle Zugabe von LPC zur Zellkultur weiter bestätigt werden. Im Gegensatz zum nicht manipulierten Kontrollmedium zeigten die Proben mit artifiziell erhöhter LPC-Konzentration vor allem eine deutlich geringere Fähigkeit CFUs auszubilden, welches ein Kernkriterium für die Verwendbarkeit des Serums ist. Insgesamt konnte folglich der negative Einfluss von LPC auf die Zellkultur gezeigt werden, was seine Eignung als Indikator für die Serumqualität bestätigt. Zusätzlich zur LPC-Konzentration wurden weitere Mediator- und Signalmoleküle untersucht, die im Zuge des PC/LPC-Stoffwechsels entstehen können und unter anderem Entzündungsprozesse beeinflussen. Bei der Konversion von PC zu LPC durch die Phospholipase A2 oder durch oxidativen Stress wird die Fettsäure (z.B. Arachidonsäure oder Linolsäure) an der sn-2-Position vom Glycerolrückgrat freigesetzt und steht zur weiteren Metabolisierung durch beispielsweise Cyclooxygenasen oder Lipoxygenasen zur Verfügung. Hierbei können Eikosanoide wie Thromboxane, Prostaglandine oder Leukotriene entstehen. Daher wurden die Pferdeseren weiterhin auf Eikosanoide mittels Flüssigchromatographie (LC)-MS/MS getestet. Hierbei zeigte sich, dass erhöhte Thromboxan B1-, Thromboxan B2- und 12-S-Hydroxy-Heptadecatriensäure-Konzentrationen ebenfalls auf eine ungünstige Serumqualität hinweisen. Zudem konnte gezeigt werden, dass die Seren mit hohen LPC-Konzentrationen und daher schlechten Zellkultur-Ergebnissen ebenfalls hohe Konzentrationen an Linolsäure aufweisen. Diese Fettsäure wird typischerweise bei der Konversion von im Pferdeserum vorkommenden PC zu LPC aus der sn-2-Position freigesetzt. Somit scheint neben der LPC-Konzentration auch das Eikosanoidprofil qualitative Aussagen über das jeweilige Pferdeserum zu erlauben. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sowohl niedrige absolute LPC- als auch niedrige entzündungsfördernde Eikosanoid-Level mit einer günstigen Serumqualität korrelieren. Jedoch benötigt die Bestimmung des Eikosanoidprofils im Gegensatz zur LPC-Bestimmung anspruchsvollere Messmethoden wie LC-MS/MS. Die LPC-Konzentration kann mittels MALDI-TOF MS zuverlässig ermittelt werden. Diese robuste, schnelle und preiswerte Methode ermöglicht die direkte Messung im „intakten“ Serum. Dabei ist die Zugabe eines internen Standards zur Bestimmung der absoluten LPC-Konzentration notwendig, da sich das PC/LPC-Verhältnis als ungeeignet für die Qualitätsevaluation von Zellkulturseren erwiesen hat.:Inhaltsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis Abbildungsverzeichnis 1 Einführung 1.1 Allgemeine Einleitung 1.2 Factor dependent cells Paterson mixed potential (FDCPmix-Zelllinie) 1.3 Phosphatidylcholin und Lysophosphatidylcholin 1.4 Eikosanoide 1.5 Massenspektrometrie 1.5.1 MALDI-TOF Massenspektrometrie 1.5.2 ESI-IT Massenspektrometrie 1.6 Ziele der Dissertation 2 Publikationsmanuskripte 2.1 Determination of the Phosphatidylcholine/Lysophosphatidylcholine Ratio in Intact Serum by Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization Mass Spectrometry with Prior Enzymatic Albumin Digestion 2.2 Phospholipase A2 products predict the hematopoietic support capacity of horse serum 3 Zusammenfassung der Arbeit 4 Literaturverzeichnis 5 Nachweis über Anteile der Co-Autoren 6 Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit 7 Lebenslauf 8 Publikationen 9 Danksagung