In this thesis, we studied chirp response and slow light properties in strained saturable Bragg reflector (SSBR). In the part of chirp response studying, we simulated the chirp response of SSBR of pulses with different chirps, and verified the results of related work. The trend of simulation was consistent with experimental result. Therefore firmly believing the broadening or compression ability of chirped incident pulse in SSBR, the pulse compression ability facilitates the mode-locking in laser cavity and generates more narrow pulse. In the studying of slow light properties in SSBR, a home-made pulse shaper system and a cross-correlator system were demonstrated. We control the chirp of the pulse by pulse shaper, and then pulse enter SSBR and reflect from SSBR, and measure the signal distribution in time domain by cross-correlator, finally we can analyze the properties of slow light of SSBR. We have demonstrated the slow light phenomenon was observed as central wavelength of incident pulse approach to resonance absorption of SSBR. In the aspect of chirp control, contrast with negative chirped incident pulse, slower group velocity with larger group delay for positive chirped incident pulse was observed. This could be attributing to absorption increasing which result from more efficient for creating carrier and less-sensitive to the carrier-scattering effect. In addition, we further study power dependence of slow light properties in SSBR under various incident chirps. Increasing group delay with power of incident pulse was performed. In addition, more group delay under saturation was also characterized and analyzed.

In the field of tyre technology, silica filled tyres are generally considered as a lower energy consumption product due to their lower rolling resistance characteristics. Additionally, they can offer excellent grip on the wet and snowy conditions which are more essential from the safety perspective. However, the proper dispersion of the silica in rubber compounds is one of the challenging tasks to engineers, physicist and chemist. In this thesis, a very controlled in-situ silica based solution styrene butadiene rubber composites were developed and intensively investigated by the synthesis of sol-gel silica in presence of polymer solution. It means the silica particles were allowed to grow in the presence of rubber in the reaction mixture. It was observed that the sizes of the synthesized silica particles are rather larger than standard precipitated commercial silica particles. In depth morphological investigation revealed that the obtained sol-gel silica particles appear in strong cluster form with primary particle size of 10 - 15 nm and final aggregated size of 200 to 400 nm. Nevertheless, the final mechanical performance and other rubber related properties of in-situ derived silica composites are better in many important aspects for technical applications as compared with commercial silica at a given loading of fillers. Owing to the presence of more active hydroxyl group on the surface of sol-gel silica, the effective coupling between silica and rubber has been established. Furthermore, the permanent trapped rubber chains inside the large aggregates of sol-gel silica particles enable the compounds to offer good mechanical reinforcement, higher resilience, and dynamic mechanical properties. The present work is a humble approach to pave an alternative novel way for silica-rubber composite preparation in order to minimize the problem of silica mixing with the rubbers. / Auf dem Gebiet der Reifentechnologie zeichnen sich Kieselsäure-(Silika)-gefüllte Reifen aufgrund ihres charakteristisch geringeren Rollwiderstands allgemein als ein Produkt mit geringerem Energieverbrauch aus. Darüber hinaus bieten sie ein hervorragendes Nasshaftvermögen, welches eine essentielle physikalische Kenngröße für die Fahrsicherheit darstellt. Allerdings stellt eine optimale Dispergierung der Silikafüllstoffs in Kautschukmischungen eine anspruchsvolle Aufgabe für Ingenieure, Physiker und Chemiker dar. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden Silika / Styrol-Butadien-Kautschuk-Verbundwerkstoffe mittels eines in-situ Sol-Gel-lösungsmittelbasierten Reaktionsverfahrens entwickelt. Diese Technologie beruht auf der Nukleierung von Kieselsäure-Partikeln in Gegenwart des Elastomers in einer Syntheselösung. Dabei wurde beobachtet, dass die Partikel der so synthetisierten Silika-Teilchen größer sind, als die eines kommerziellen Standard-Silika-Füllstoffs. Eine umfassende morphologische Untersuchung zeigt, dass die in-situ synthetisierten Silikapartikel sphärisch sind und eine Primärteilchengröße von 10 bis 15 nm aufweisen. Diese nanoskaligen Teilchen agglomerieren sich zu größeren sphärischen Clustern mit einer Größe von 200 bis 400 nm und weisen somit eine andere Morphologie auf, als die kommerziell erhältlichen Silika-Füllstoffe. Die statisch- und dynamisch-mechanischen Eigenschaften, sowie weitere elastomerbezogene Eigenschaften der in-situ synthetisierten Silika/Styrol-Butadien-Kautschuk-Verbundwerkstoffe, wie z.B. Rückprallelastizität, mechanisch induzierte Wärmeentwicklung und Spannung-Dehnungshysterese, zeigen verbesserte Werte im Vergleich zu Elastomermaterialien gefüllt mit kommerzieller Kieselsäure. Eine erhöhte Anzahl von Hydroxylgruppen auf der Oberfläche der in-situ synthetisierten Silikapartikel, verbunden mit permanenter Adsorption der Polymerketten des Elastomers auf der Teilchenoberfläche ermöglicht die Ausbildung eines Elastomerverbundes mit verbesserter mechanischer Verstärkung mit oder ohne Einsatz eines haftvermittelnden Silans, wie z.B. TESPT (Bis [3-(triethoxysilyl)propyl]-tetrasulfid). Die Wechselwirkungen zwischen Elastomer und Füllstoff, zwischen den Füllstoffpartikeln, sowie der Verstärkungsmechanismus des in-situ synthetisierten Füllstoffes wurden mittels dynamischmechanischer Analyse (Amplitudentests), Festkörper-NMR und energiedispersiver Röntgenspektroskopie umfassend analysiert. Der vorliegende Ansatz verdeutlicht, dass die in-situ Generierung des Füllstoffes im Elastomer ein vielversprechendes und alternatives Verfahren zur Herstellung von Elastomermaterialien mit verbesserter Silika-Dispergierung, sowie erhöhter Elastomer-Füllstoff-Wechselwirkung bietet.

Les modifications post-traductionnelles des protéines de réparation de l’ADN et des facteurs chromatiniens par poly(ADP-ribose)ylation et par phosphorylation sont essentielles pour le maintien de l’intégrité de l’ADN et de la chromatine, en particulier dans la réponse cellulaire aux dommages de l’ADN induits par radiation ionisantes (RI). Parmi les protéines impliquées dans ces deux processus nous trouvons, respectivement, la poly(ADP-ribose) polymérase-1 (PARP-1) et PARP-2, et la kinase dépendante des cyclines Cdk5 : PARP-1 et PARP-2 sont impliqué dans le mécanisme de réparationdes cassures simples brin (CSBs) de l’ADN (Single Strand Break Repair : SSBR ) et la déplétion de Cdk5 a été liée à l’augmentation de la sensibilité des cellules aux inhibiteurs de PARPs. Nous avons montré, en utilisant des cellules HeLa stablement déplété pour Cdk5 ou PARP-2, que ces deux protéines sont impliquées dans les deux sous-voies du SSBR, le short- (SPR) et le long-patch repair (LPR). L’absence de Cdk5 ou PARP-2 entraîne des modifications du fonctionnement du SSBR, notamment en termes de recrutement des protéines de réparation PARP-1 et XRCC1, impliquées dans le SPR, et PCNA, protéine clé du LPR, au site du photo-dommage. PARP-2 et Cdk5 agissent aussi sur la balance du niveau des poly(ADP-ribose) car en absence de Cdk5 une hyper-activation de PARP-1 a été montrée, et en absence de PARP-2 une diminution de l’activité de la protéine poly(ADP-ribose) glycohydrolase (PARG) a été aussi observée. Cependant, malgré ces changements les deux lignées cellulaires dépourvues de Cdk5 (Cdk5KD) ou de PARP-2 (PARP-2KD) réparent de façon normale les CSBs radio-induites, mais, intéressement et contrairement aux cellules PARP-2KD, les cellules Cdk5KDsont sensibles à l’effet létal des RI. De plus nous avons montré que Cdk5, PARP-2 et PARG sont toutes les trois impliquées dans la régulation du recrutement et de dissociation du facteur chromatinien ALC1 suggérant leur implication dans la régulation de la dynamique de la chromatine en réponse aux photo-dommages de l’ADN. Ces résultats avec l’observation de la diminution du recrutement de PARP-1 dans les cellules Cdk5KD et PARP-2KD, montrent l’apparition d’un réseau complexe de phosphorylation et de poly(ADP-ribose)ylation en réponse aux RI qui implique Cdk5 , PARP-1,PARP-2 and PARG et qui est fort probablement initié par l’activité kinase de Cdk5. / The post-translational modifications of DNA repair proteins and histone remodeling factors by poly(ADP-ribose)ylation and phosphorylation are essential for the maintenance of DNA integrity and chromatin structure, and in particular in response to DNA damaging produced by ionizing radiation (IR). Amongst the proteins implicated in these two processes are the poly(ADP-ribose) polymerase -1 (PARP-1) and PARP-2, and the cyclin-dependent kinase Cdk5: PARP-1 and 2 are involved in DNA single strand break (SSB) repair (SSBR) and Cdk5 depletion has been linked with increased cell sensitivity to PARP inhibition. We have shown by using HeLa cells stably depleted for either CdK5 or PARP-2, that the recruitment profile of PARP-1 and XRCC-1, two proteins involved in the short-patch (SP) SSBR sub-pathway, to DNA damage sites is sub-maximal and that of PCNA, a protein involved in the long-patch (LP) repair pathway, is increased in the absence of Cdk5 and decreased in the absence of PARP-2 suggesting that both Cdk5 and PARP-2 are involved in both SSBR sub-pathways.PARP-2 and Cdk5 also impact on the poly(ADP-ribose) levels in cells as in the absence of Cdk5 a hyper-activation of PARP-1 was found and in the absence of PARP-2 a reduction in poly(ADP-ribose) glycohydrolase (PARG) activity was seen. However, in spite of these changes no impact on the repair of SSBs induced by IR was seen in either the Cdk5 or PARP-2 depleted cells (Cdk5KD or PARP-2KD cells) but, interestingly, increased radiation sensitivity in terms of cell killing was noted in the Cdk5 depleted cells. We also found that Cdk5, PARP-2 and PARG were all implicated in the regulation ofthe recruitment and the dissociation of the chromatin-remodeling factor ALC1 from DNA damage sites suggesting a role for these three proteins in changes in chromatin structure after DNA photodamage.These results, taken together with the observation that PARP-1 recruitment is sub-optimal in both Cdk5KD and PARP-2KD cells, show that an intricate network of phosphorylation and poly(ADPribose) ylation occurs in response to IR that involves Cdk5 , PARP-1,PARP-2 and PARG and that is probably initiated by Cdk5’s kinase activity.

Les modifications post-traductionnelles des protéines de réparation de l'ADN et des facteurs chromatiniens par poly(ADP-ribose)ylation et par phosphorylation sont essentielles pour le maintien de l'intégrité de l'ADN et de la chromatine, en particulier dans la réponse cellulaire aux dommages de l'ADN induits par radiation ionisantes (RI). Parmi les protéines impliquées dans ces deux processus nous trouvons, respectivement, la poly(ADP-ribose) polymérase-1 (PARP-1) et PARP-2, et la kinase dépendante des cyclines Cdk5 : PARP-1 et PARP-2 sont impliqué dans le mécanisme de réparationdes cassures simples brin (CSBs) de l'ADN (Single Strand Break Repair : SSBR ) et la déplétion de Cdk5 a été liée à l'augmentation de la sensibilité des cellules aux inhibiteurs de PARPs. Nous avons montré, en utilisant des cellules HeLa stablement déplété pour Cdk5 ou PARP-2, que ces deux protéines sont impliquées dans les deux sous-voies du SSBR, le short- (SPR) et le long-patch repair (LPR). L'absence de Cdk5 ou PARP-2 entraîne des modifications du fonctionnement du SSBR, notamment en termes de recrutement des protéines de réparation PARP-1 et XRCC1, impliquées dans le SPR, et PCNA, protéine clé du LPR, au site du photo-dommage. PARP-2 et Cdk5 agissent aussi sur la balance du niveau des poly(ADP-ribose) car en absence de Cdk5 une hyper-activation de PARP-1 a été montrée, et en absence de PARP-2 une diminution de l'activité de la protéine poly(ADP-ribose) glycohydrolase (PARG) a été aussi observée. Cependant, malgré ces changements les deux lignées cellulaires dépourvues de Cdk5 (Cdk5KD) ou de PARP-2 (PARP-2KD) réparent de façon normale les CSBs radio-induites, mais, intéressement et contrairement aux cellules PARP-2KD, les cellules Cdk5KDsont sensibles à l'effet létal des RI. De plus nous avons montré que Cdk5, PARP-2 et PARG sont toutes les trois impliquées dans la régulation du recrutement et de dissociation du facteur chromatinien ALC1 suggérant leur implication dans la régulation de la dynamique de la chromatine en réponse aux photo-dommages de l'ADN. Ces résultats avec l'observation de la diminution du recrutement de PARP-1 dans les cellules Cdk5KD et PARP-2KD, montrent l'apparition d'un réseau complexe de phosphorylation et de poly(ADP-ribose)ylation en réponse aux RI qui implique Cdk5 , PARP-1,PARP-2 and PARG et qui est fort probablement initié par l'activité kinase de Cdk5.

For the development of intelligent vehicle tires, especially for future self-driving cars, suitable strain sensors are mandatory. The design of such a strain sensor must fulfill several criteria and most important of them all, it must be easily mounted or implanted into the tire and the elastic nature of the sensors must synchronize with the deformation of the tire. This work is therefore focused on understanding the piezoresistive characteristics of a composite developed from tire rubber. Thus, a commercially available grade of solution styrene butadiene rubber (SSBR) was primarily chosen as the matrix rubber along with butadiene rubber (BR) and natural rubber (NR). The initial focus was given to develop simple strain sensors by exploiting the concept of piezoresistivity with conductive rubber composites based on SSBR filled with carbon black and carbon nanotubes. As the internal structure of the filler particles was found to rearrange or alter during deformation, it was important to study the piezoresistive performance with respect to critical material parameters such as crosslink density, hardness, and stiffness of the composite in details. The developed sensors were able to be stretched to several hundred percents of their original length and strain sensitivity as much as ~1000 (gauge factor) was achieved. Quasi-static cyclic tests indicated the ability of the developed materials to respond and recover within the given time frame. This motivated to assess the suitability of these materials for dynamic sensing. As a consequence, the dynamic piezoresistive characteristics were studied for the conducting SSBR composites. The temporal changes in electrical resistance of the SSBR composites were monitored real-time during dynamic mechanical studies. The influence of critical parameters such as filler content, test frequency, test temperature, and matrix crosslink density was taken into consideration. The filler network was found to rearrange in the rubber matrix during dynamic loading, witnessed from the changes in electrical resistance over time. The findings offered a preliminary understanding of the filler network behavior inside the SSBR matrix. Situations that eased the filler mobility such as high temperature, low frequency, and low crosslink density resulted in the minimal effect on the filler network changes. For a given strain cycle, the samples responded with two distinct responses pertaining to the loading and unloading, reflecting as two signals. Filler network reconfiguration during unloading was found to be the reason for the second piezoresistive response. The behavior of the second peaks was analyzed in detail at different conditions. The stress relaxation, an inevitable process pertaining to viscoelastic materials, resembled the overall piezoresistance change of the material. The two properties were therefore correlated, and a relationship was deduced, offering the possibility to monitor the mechanical performance using electrical resistance data. Apart from evaluating the phase shifts between stress and strain (δσ-ε) during the dynamic tests, phase shifts were also evaluated between resistance and strain (δR-ε) as well as between stress and resistance (δσ-R). The piezoresistive phase shift values (δσ-R) were found to be larger than the mechanical phase shifts values (δσ-R > δσ-ε) It perceived information regarding the time taken by the filler network to respond for the applied strain. To realize the concept of dynamic piezoresistivity in commercial use, (i) SSBR filled with conventional carbon blacks N220, N330, and N660 and (ii) NR and BR (two more rubbers that are widely used in tire industry) filled with Printex carbon black were tested for their piezoresistive behavior under dynamic conditions. The experimental results were promising and guaranteed the applicability of the concept for all rubber - filler combinations that display piezoresistive characteristics. This basic scientific study would be the stepping stone to understand dynamic piezoresistivity in rubbers, which would help in developing rubber-based sensors that are capable of performing under dynamic conditions for the future. Moreover, the study offered a much deeper insight not only on the dynamic piezoresistivity but also on the behavior and changes in the filler network during dynamic deformation. / Für die Entwicklung von intelligenten Fahrzeugreifen, insbesondere für zukünftige selbstfahrende Autos, sind geeignete Dehnungssensoren notwendig. Die Konstruktion eines solches Sensors muss mehrere Kriterien erfüllen: am wichtigsten ist, dass er einfach in den Reifen eingebaut oder implantiert werden kann und dass die Verformung des Sensors mit der Verformung des Reifens synchronisiert ist. Daher konzentriert diese Arbeit sich auf das Verständnis der piezoresistive Eigenschaften eines bekannten Reifenkautschuks, gefüllt mit leitfähigen Füllstoffpartikeln. Eine kommerziell erhältliche Sorte von Lösungs-Styrol-Butadien-Kautschuk (SSBR), Butadien-Kautschuk (BR) und Naturkautschuk (NR), welche in der modernen Reifenindustrie weit verbreitet sind, wurden deshalb als Matrix-Kautschuk gewählt. Der Fokus lag zunächst auf der Entwicklung einfacher Dehnungssensoren unter Ausnutzung des Konzepts der Piezoresistivität mit leitfähigen Gummimischungen auf Basis von SSBR, welche mit leitfähigem Ruß und Kohlenstoff-Nanoröhrchen gefüllt sind. Da sich die innere Struktur der Füllstoffpartikel während der Verformung verändert, war es wichtig, das piezoresistive Verhalten in Bezug auf kritische Materialparameter wie Vernetzungsdichte, Härte und Steifigkeit des Komposits im Detail zu untersuchen. Die Sensoren konnten auf mehrere hundert Prozent ihrer ursprünglichen Länge gestreckt werden, wobei eine Empfindlichkeit bis zu ~1000 (Gauge Faktor) erreicht wurden. Quasistatische zyklische Tests zeigten die Fähigkeit der entwickelten Materialien, innerhalb des vorgegebenen Zeitrahmens zu reagieren und sich zu erholen. Dies motivierte dazu, die Eignung dieser Materialien für die dynamische Sensorik zu beurteilen. In der Folge wurden die dynamischen piezoresistiven Eigenschaften für die elektrisch leitfähigen SSBR-Verbundwerkstoffe untersucht. Die zeitlichen Veränderungen des elektrischen Widerstandes dieser SSBR-Verbundwerkstoffe wurden während dynamisch-mechanischer Studien in Echtzeit überwacht. Der Einfluss kritischer Parameter wie Füllstoffgehalt, Matrixvernetzungsdichte, Messfrequenz, und Messtemperatur wurde dabei berücksichtigt. Es wurde festgestellt, dass sich das Füllstoffnetzwerk während der dynamischen Belastung in der Elastomermatrix neu anordnet, wie die Veränderungen des elektrischen Widerstands im zeitlichen Verlauf zeigen. Diese Ergebnisse bieten ein vorläufiges Verständnis des Verhaltens des Füllstoffnetzwerks der SSBR-Matrix. Situationen, die die Füllstoffmobilität begünstigen, wie hohe Temperatur, niedrige Frequenz und niedrige Vernetzungsdichte, führten zu minimalen Auswirkungen auf das Füllstoffnetzwerk. Für einen gegebenen Dehnungszyklus reagierten die Proben mit zwei getrennten Signalen, welche dem Be- und Entlasten des Materials entsprechen und sich als zwei Peaks in der Widerstandsmessung widerspiegeln. Der Grund für das zweite piezoresistive Signal ist die Rekonfiguration des Füllstoffnetzwerks während der Entlastung. Das Verhalten dieser zweiten Peaks wurde unter verschiedenen Bedingungen detailliert analysiert. Die Spannungsrelaxation, ein unvermeidlicher Prozess bei viskoelastischen Materialien, ähnelte der gesamten Piezowiderstandsänderung des Materials. Diese beiden Eigenschaften wurden daher korreliert und ein Zusammenhang abgeleitet, der die Möglichkeit bietet, die mechanische Leistung anhand von elektrischen Widerstandsdaten zu überwachen. Neben der Auswertung der Phasenverschiebungen zwischen Spannung und Dehnung (δσ-ε) bei dynamischen Tests wurden auch die Phasenverschiebungen zwischen Widerstand und Dehnung (δR-ε) sowie zwischen Spannung und Widerstand (δσ-R) bewertet. Die piezoresistiven Phasenverschiebungswerte (δσ-R) erwiesen sich als größer als die mechanischen Phasenverschiebungswerte (δσ-R > δσ-ε). Dies bietet Informationen über die Zeit, die das Füllernetzwerk benötigt, um auf eine angelegte Belastung zu reagieren. Um das Konzept der dynamischen Piezoresistivität im kommerziellen Einsatz zu realisieren, wurden (i) SSBR gefüllt mit konventionellen Rußen N220, N330 und N660 und (ii) NR und BR (zwei weitere Kautschuke, die in der Reifenindustrie weit verbreitet sind) gefüllt mit leitfähigem Ruß auf ihr piezoresistives Verhalten unter dynamischen Bedingungen getestet. Die experimentellen Ergebnisse sind vielversprechend und garantieren die Anwendbarkeit des Konzepts für alle Gummi-Füllstoff-Kombinationen mit piezoresistiven Eigenschaften. Diese grundlegende wissenschaftliche Studie ist ein wichtiger Schritt, um die dynamische Piezoresistivität in Kautschuken zu verstehen, was bei der Entwicklung von zukünftigen, dynamisch arbeitenden Sensoren auf Kautschukbasis helfen kann. Darüber hinaus liefert diese Studie einen viel tieferen Einblick nicht nur in die dynamische Piezoresistivität, sondern auch in das Verhalten und die Veränderungen im Füllstoffnetzwerk während der dynamischen Verformung.

Neurodegenerative disorders are heterogenous in nature and include a range of ataxias with oculomotor apraxia, which are characterised by a wide variety of neurological and ophthalmological features. This family includes recessive and dominant disorders. A subfamily of autosomal recessive cerebellar ataxias are characterised by defects in the cellular response to DNA damage. These include the well characterised disorders Ataxia-Telangiectasia (A-T) and Ataxia-Telangiectasia Like Disorder (A-TLD) as well as the recently identified diseases Spinocerebellar ataxia with axonal neuropathy Type 1 (SCAN1), Ataxia with Oculomotor Apraxia Type 2 (AOA2), as well as the subject of this thesis, Ataxia with Oculomotor Apraxia Type 1 (AOA1). AOA1 is caused by mutations in the APTX gene, which is located at chromosomal locus 9p13. This gene codes for the 342 amino acid protein Aprataxin. Mutations in APTX cause destabilization of Aprataxin, thus AOA1 is a result of Aprataxin deficiency. Aprataxin has three functional domains, an N-terminal Forkhead Associated (FHA) phosphoprotein interaction domain, a central Histidine Triad (HIT) nucleotide hydrolase domain and a C-terminal C2H2 zinc finger. Aprataxins FHA domain has homology to FHA domain of the DNA repair protein 5’ polynucleotide kinase 3’ phosphatase (PNKP). PNKP interacts with a range of DNA repair proteins via its FHA domain and plays a critical role in processing damaged DNA termini. The presence of this domain with a nucleotide hydrolase domain and a DNA binding motif implicated that Aprataxin may be involved in DNA repair and that AOA1 may be caused by a DNA repair deficit. This was substantiated by the interaction of Aprataxin with proteins involved in the repair of both single and double strand DNA breaks (XRay Cross-Complementing 1, XRCC4 and Poly-ADP Ribose Polymerase-1) and the hypersensitivity of AOA1 patient cell lines to single and double strand break inducing agents. At the commencement of this study little was known about the in vitro and in vivo properties of Aprataxin. Initially this study focused on generation of recombinant Aprataxin proteins to facilitate examination of the in vitro properties of Aprataxin. Using recombinant Aprataxin proteins I found that Aprataxin binds to double stranded DNA. Consistent with a role for Aprataxin as a DNA repair enzyme, this binding is not sequence specific. I also report that the HIT domain of Aprataxin hydrolyses adenosine derivatives and interestingly found that this activity is competitively inhibited by DNA. This provided initial evidence that DNA binds to the HIT domain of Aprataxin. The interaction of DNA with the nucleotide hydrolase domain of Aprataxin provided initial evidence that Aprataxin may be a DNA-processing factor. Following these studies, Aprataxin was found to hydrolyse 5’adenylated DNA, which can be generated by unscheduled ligation at DNA breaks with non-standard termini. I found that cell extracts from AOA1 patients do not have DNA-adenylate hydrolase activity indicating that Aprataxin is the only DNA-adenylate hydrolase in mammalian cells. I further characterised this activity by examining the contribution of the zinc finger and FHA domains to DNA-adenylate hydrolysis by the HIT domain. I found that deletion of the zinc finger ablated the activity of the HIT domain against adenylated DNA, indicating that the zinc finger may be required for the formation of a stable enzyme-substrate complex. Deletion of the FHA domain stimulated DNA-adenylate hydrolysis, which indicated that the activity of the HIT domain may be regulated by the FHA domain. Given that the FHA domain is involved in protein-protein interactions I propose that the activity of Aprataxins HIT domain may be regulated by proteins which interact with its FHA domain. We examined this possibility by measuring the DNA-adenylate hydrolase activity of extracts from cells deficient for the Aprataxin-interacting DNA repair proteins XRCC1 and PARP-1. XRCC1 deficiency did not affect Aprataxin activity but I found that Aprataxin is destabilized in the absence of PARP-1, resulting in a deficiency of DNA-adenylate hydrolase activity in PARP-1 knockout cells. This implies a critical role for PARP-1 in the stabilization of Aprataxin. Conversely I found that PARP-1 is destabilized in the absence of Aprataxin. PARP-1 is a central player in a number of DNA repair mechanisms and this implies that not only do AOA1 cells lack Aprataxin, they may also have defects in PARP-1 dependant cellular functions. Based on this I identified a defect in a PARP-1 dependant DNA repair mechanism in AOA1 cells. Additionally, I identified elevated levels of oxidized DNA in AOA1 cells, which is indicative of a defect in Base Excision Repair (BER). I attribute this to the reduced level of the BER protein Apurinic Endonuclease 1 (APE1) I identified in Aprataxin deficient cells. This study has identified and characterised multiple DNA repair defects in AOA1 cells, indicating that Aprataxin deficiency has far-reaching cellular consequences. Consistent with the literature, I show that Aprataxin is a nuclear protein with nucleoplasmic and nucleolar distribution. Previous studies have shown that Aprataxin interacts with the nucleolar rRNA processing factor nucleolin and that AOA1 cells appear to have a mild defect in rRNA synthesis. Given the nucleolar localization of Aprataxin I examined the protein-protein interactions of Aprataxin and found that Aprataxin interacts with a number of rRNA transcription and processing factors. Based on this and the nucleolar localization of Aprataxin I proposed that Aprataxin may have an alternative role in the nucleolus. I therefore examined the transcriptional activity of Aprataxin deficient cells using nucleotide analogue incorporation. I found that AOA1 cells do not display a defect in basal levels of RNA synthesis, however they display defective transcriptional responses to DNA damage. In summary, this thesis demonstrates that Aprataxin is a DNA repair enzyme responsible for the repair of adenylated DNA termini and that it is required for stabilization of at least two other DNA repair proteins. Thus not only do AOA1 cells have no Aprataxin protein or activity, they have additional deficiencies in PolyADP Ribose Polymerase-1 and Apurinic Endonuclease 1 dependant DNA repair mechanisms. I additionally demonstrate DNA-damage inducible transcriptional defects in AOA1 cells, indicating that Aprataxin deficiency confers a broad range of cellular defects and highlighting the complexity of the cellular response to DNA damage and the multiple defects which result from Aprataxin deficiency. My detailed characterization of the cellular consequences of Aprataxin deficiency provides an important contribution to our understanding of interlinking DNA repair processes.