Die vorliegende Arbeit beinhaltet verschiedene Aspekte der Embryogenese des Pfeilschwanzkrebses Limulus polyphemus (Chelicerata, Xiphosura), darunter die frühe Neurogenese, die Axogenese, eine Analyse der "Kopf"segmentierung bei Cheliceraten und anderen Arthropoden, sowie das Expressionsmuster des Homöoboxgens Distal-less insbesondere in neuronalen Zusammenhängen. Darüber hinaus wurde eine neue Embryonalstadieneinteilung geleistet. Markierungen mit Phalloidin sowie weiterer neurospezifischer Marker ergaben, daß die frühe Neurogenese bei Limulus polyphemus durch die Immigration von Zellclustern erfolgt. Die Zellen nehmen eine flaschenförmige Gestalt annehmen, bevor sie sich aus dem ventralen Neuroektoderm lösen. Die Anzahl der Zellen pro Zellcluster steigt mit fortschreitender Entwicklung. Die Zellcluster konzentrieren sich in in Zentrum jedes Hemisegmentes, und in ihrem dorsalen Bereich beginnt die rasch voranschreitende Axogenese. Die Untersuchung der "Kopf"segmentierung mittels alpha-Tubulin-Markierungen bei Limulus polyphemus, Triops cancriformis (Crustacea) und Lepisma saccharina (Hexapoda) ergab sowohl bei der Entwicklung des circumoesophagealen Neuropilringes und der Innervierung der dazugehörigen Anhangspaare als auch hinsichtlich des Verlaufs des Stomatogastrischen Nervensystems beachtliche Übereinstimmungen, die entgegen der klassischen Auffassung den Schluß zulassen, daß das Deutocerebrum der Cheliceraten keineswegs reduziert wurde oder mit dem Tritocerebrum verschmolzen ist, sondern die Chelicere innerviert. Somit wäre das Chelicerenneuromer homolog zum Deutocerebrum der Crustacea und Hexapoda (1. Antenne). Der Vergleich des Expressionsmuster des Homöoboxgens Distal-less bei Limulus und Lepisma saccharina ergab neben den typischen Expressionen in auswachsenden Extremitäten- und andern Anhangsknospen bei beiden Vertretern Expressionen in neuronalen Zusammenhängen (im Lobus opticus, Ganglien bei Limulus oder in das ZNS umgebende Zellen bei Lepisma), an den verschiedensten Positionen späterer Sinnesorgane wie Mechano- oder Chemorezeptoren. Doppelmarkierungen mit Synorf-1 deuten darauf hin, daß es sich bei den Dll-positiven Zellen zum größten Anteil um Glia-Zellen handelt. / The following study contains different aspects of the embryology of the horseshoe crab Limulus polyphemus (Chelicerata, Xiphosura) with the main focus on early neurogenesis, axogenesis and the "head"segmentation in chelicerates and other arthropods. The expression pattern of the homeobox gene Distal-less was examined with main focus on neuronal correlations. In addition, a new staging was provided. Phalloidin stainings and other markers showed that the early neurogenesis in Limulus polyphemus happens via immigration of cell clusters. Cellclusters in the prosoma contain cells that become bottle shaped before they immigrate from the ventral neuroectoderm. The number of these cells increases during further development, and the cells concentrate in the middle of each hemisegment. Axogenesis starts at the dorsal edge of these concentrated cellclusters and progresses quite fast building the typical ladder like CNS of arthropods. The investigation of the "head"segmentation using alpha-tubulin stainings in Limulus polyphemus, Triops cancriformis (Crustacea), and Lepisma saccharina (Hexapoda) showed remarkable similarities in the development of the circumesophageal neuropil ring, the related appendages, and the course of the stomatogastric nerves. These results lead to the thesis that the deutocerebrum of chelicerates is neither completely reduced nor totally merged into the tritocerebrum but innervates the chelicerae which contradicts the classical view. According to these results the neuromer of the chelicerae would be homologous to the deutocerebrum of Crustaceans and Hexapods (first antennae). The expression pattern of the homeobox gene Distal-less was examined and compared in Limulus polyphemus and Lepisma saccharina. Beside the typical expression pattern in the developing appendages a participation of the gene in development of the nervous system was observed. Dll positve cells were found in or at least in direct contact with the CNS (optical lobe, ganglia in Limulus or surrounding the entire CNS including the brain of Lepisma), at different positions of later mechano- and chemoreceptors (lateral spines, bristles, flabellum, Johnstons organ etc.). Double stainings using Dll and Synorf-1 showed that at least most of these Dll-postive cells are most likely glia cells.

Zusammenfassung Das beta-Proteobakterium Ralstonia eutropha H16 besitzt zwei [NiFe]-Hydrogenasen, die dem Organismus das Wachstum mit H2 als alleiniger Energiequelle unter aeroben Bedingungen ermöglichen. Reguliert wird die Expression dieser [NiFe]-Hydrogenasen durch ein bakterielles Zweikomponentensystem. Die Signaltransduktionskette besteht aus einer H2-sensierenden, regulatorischen [NiFe]-Hydrogenase (RH), einer Histidin-Proteinkinase und einem Response-Regulator. Um Einblicke in die Struktur-Funktions-Beziehung der H2-sensierenden Komponente zu bekommen, wurden Aminosäure-Austausche in konservierten Bereichen nahe des NiFe-Zentrums der RH durchgeführt. Der Austausch des invarianten Glu13 (E13Q, E13L) resultierte im Verlust der regulatorischen, der H2-oxidierenden und der H/D-Austauschaktivitäten. Spektroskopische Daten wiesen auf ein vollständig assembliertes NiFe-Zentrum hin. Mit Hilfe der ortho-/para-Konversionsaktivität wurde gezeigt, dass dieses Zentrum nach wie vor H2 binden kann. Dies deutet darauf hin, dass eine H2-Bindung am aktiven Zentrum nicht für die regulatorische Funktion der RH ausreicht. Durch den Austausch des Asp15 in His wurde der Konsensus eines konservierten Motivs der Standard-Hydrogenasen hergestellt. Das entstandene RH-Mutantenprotein besaß nur noch eine sehr niedrige H2-oxidierende Aktivität, bei nahezu unveränderter H/D-Austauschrate sowie intakter regulatorischer Aktivität. Dies deutet darauf hin, dass der H2-Umsatz nicht entscheidend für die H2-Sensierung ist. Um Informationen über die Struktur des aktiven Zentrums der RH zu erhalten, war es notwendig, große Mengen RH zu isolieren. Hierfür wurde die Strep-tag-Technologie eingesetzt, die es ermöglichte, die RH als natives Doppeldimer und als homodimeres Protein zu reinigen. Röntgenabsorptionsspektroskopie ergab erstmals, dass sich die Koordination des Nickel-Atoms im aktiven Zentrum sowohl im oxidierten als auch im reduzierten Zustand der RH deutlich von der in Standard-Hydrogenasen unterscheidet. / The beta-proteobacterium Ralstonia eutropha H16 is capable of using H2 as a facultative energy source by means of two distinct, energy-converting [NiFe]-hydrogenases. Transcription of the hydrogenase genes is regulated in response to the availability of H2 via a histidyl-aspartyl phosphorelay comprising a heterodimeric, regulatory [NiFe]-hydrogenase (RH), a histidine protein kinase and a response regulator. In order to gain insights into the mechanism of H2-mediated signal transduction, conserved amino acid residues close to the NiFe active site of the RH were exchanged. Replacement of the strictly conserved Glu13 within the RH large subunit by glutamine and leucine resulted in the loss of the regulatory, H2-oxidizing and hydrogen/deuterium exchange activities. Infrared spectroscopic analysis revealed, that the RH E13Q and E13L derivatives contained a fully assembled NiFe active site and showed para-/ortho-H2 conversion activity. These results indicated that H2-binding at the active site is not sufficient for H2 sensing. Replacement of Asp15, a residue unique in H2 sensors, by histidine restored the consensus of energy-linked [NiFe]-hydrogenases. The resulting RH mutant protein showed only traces of H2-oxidizing activity, whereas the H/D-exchange activity and the regulatory activity were nearly unaffected. H2-dependent signal transduction in the respective mutant strain was less sensitive to O2 than in the wild type. These results suggest that the H2 sensing is independent of H2 turnover. To get insights into the structure of the RH it was necessary to isolate large amounts of RH. By establishing the Strep-tag technology, allowing a fast, mild and efficient purification, it was possible to isolate the native RH-double dimer as well as the modified monodimeric RHstop protein in sufficient amounts for spectroscopic analyses. X-ray absorption spectroscopy showed for the first time that the RH active site undergoes significant structural changes upon exposure to H2.

Auf der Suche nach Determinanten der erfolgreichen beruflichen Integration in den allgemeinen Arbeitsmarkt wurden Teilnehmer einer Integrationsmaßnahme für psychisch beeinträchtigte Menschen bei der REHAaktiv darr GmbH sowohl qualitativ als auch quantitativ untersucht. Es handelt sich um eine prospektive Längsschnitt- bzw. Kohortenstudie. Der umfangreichere Quantitative Teil der Arbeit beinhaltet die Auswertung erhobener demographischer, psychodiagnostischer und persönlicher (Freizeit, finanzielle Situation) Daten von n=206 Maßnahmeteilnehmern bezüglich der Zielvariablen erfolgreiche berufliche Integration direkt nach der Maßnahme, nach einem halben Jahr sowie nach einem Jahr und Abbruch der Maßnahme aus gesundheitlichen Gründen sowie Anzahl krankheitsbedingter Fehlzeiten während der Maßnahmedauer. Als Prädiktoren der erfolgreichen beruflichen Integration konnten ein hohes Intelligenzniveau, ein guter Schulabschluss, das Vorhandensein eines Partners, ein mittleres bis hohes Engagement, gute Kontrollstrategien innerhalb der Stressbewältigung sowie ein höheres Einkommen zu Maßnahmebeginn gefunden werden. Die Einnahme von Medikamenten, ein höheres Alter, eine vorhandene Berufsunfähigkeit sowie eine subjektiv höhere Einschätzung der psychosomatischen Beschwerden wurden als Prädiktoren des Maßnahmeabbruchs aus gesundheitlichen Gründen identifiziert. Die Anzahl krankheitsbedingter Fehlzeiten wurde durch die beiden Prädiktoren psychosomatische Beschwerden sowie das Fehlen der Diagnose Schizophrenie, vorher gesagt. Im zweiten Teil der Arbeit erfolgte die Auswertung der qualitativen Interviews von jeweils sechs erfolgreich integrierten und sechs nicht integrierten Maßnahmeteilnehmern. Als Ergebnis konnten die generellen Bedeutungsschwerpunkte Empfundene Unterstützung durch die Mitarbeiter, fehlende berufliche Orientierung sowie die große Bedeutung der Praktika und der Seminargruppe herausgestellt werden. Individuelle Unterschiede in Bezug auf den Integrationserfolg zeigten sich bezüglich der Bedeutung der Arbeit, der Fähigkeit zur Stressbewältigung, der Selbsteinschätzung und der Einstellung zur Maßnahme. / Searching for determinants for the successful integration into the general job market, participants in a rehabilitation program for the mental handicapped carried out by REHAaktiv darr GmbH were studied qualitatively und quantitatively. This was a prospective longitudinal or cohort study. The more extensive, quantitative part of the study consists of an analysis of the demographic, psychodiagnostic and personal (leisure time, financial situation) data ascertained from n=206 participants with regard to the variable objectives of the successful integration immediately after completion of the scheme, after six months and one year as well as after dropping out of the scheme for health reasons as well as the number of days absent for health reasons during the scheme. Predictors of a successful integration are high intelligence, high school graduation, the presence of a partner, a mid to high level of commitment, good strategies of control as soon as a higher income in the beginning of the program. Medication, advanced age, vocational disability and subjectively higher assessment of the psychosomatic troubles were identified as predictors for dropping out of the scheme for health reasons. The number of absences due to illness was predicted by the predictors psychosomatic disorders as well as the absence of a diagnosis schizophrenia. The second part of the study consisted of the assessment of the qualitative interviews with six participants who were successfully integrated and six who were not. The result that emerged emphasized the amount of support from the REHAaktiv personnel “felt” by the participants, a lack of career orientation on their part as well as the great importance of the practical training and the seminar group. Individual differences with respect to the success of the integration could be attributed to the importance of work, the ability to deal with stress and mental attitude to the scheme.