Les IDPs sont des protéines dépourvues de structure 3D unique en solution et en l'absence de leur(s) partenaire(s). Ces protéines possèdent des propriétés d'interactions avec leurs partenaires uniques.L'extrêmité C-terminale de la nucléoprotéine du virus de la rougeole, NTAIL, est une IDP. NTAIL interagit avec XD, le domaine C-terminal globulaire de la phosphoprotéine virale, via la box2 qui est un a-MoRE. Cette interaction permet le recrutement de la protéine L afin de former la polymérase virale.J'ai pu montrer que la contribution des différents résidus au sein de l'a-MoRE dépend de l'orientation de leur chaîne latérale, et que la substitution d'un seul acide aminé crucial a des effets dramatiques sur la réplication virale.Les IDPs conservent un désordre résiduel non négligeable au sein du complexe. Cela se manifeste par la présence des régions « fuzzy » de part et d'autres du MoRE. Nous avons montré que la région « fuzzy » en amont de la box2 inhibe l'établissement de l'interaction entre NTAIL et ses partenaires.Lors de l'interaction avec leurs partenaires les IDPs subissent en général un gain de structure. Le repliement associé à l'interaction peut avoir lieu avant ou après interaction. Des études précédentes ont montré l'existence d'une pré-structuration partielle de l'alpha-MoRE de NTAIL. L'interaction entre NTAIL et XD a été étudiée et a permis de conclure que NTAIL se replie selon un mécanisme de repliement induit.Dans leur ensemble, ces études contribuent à éclaircir les mécanismes moléculaires qui gouvernent la reconnaissance de partenaires par les IDPs. / IDPs are proteins devoided of a unique and stable 3D structure in solution and in the absence of their partners. Those proteins possess unique properties, as well as mechanisms of interaction with their partners.The C-terminal region of the nucleoprotein of measles virus, NTAIL, is an IDP and interacts with XD, the globular C-terminal domain of the viral phosphoprotein, via the box2 region that is an (alpha-MoRE). This interaction allows to recruit the L protein in order to form the viral polymerase.The aim of my work was to characterize the molecular basis of NTAIL-XD interaction. I was able to show that the contribution of the amino acids among box2 depends on the orientation of their lateral chain, and that the substitution of one single amino acid has drastic effect upon the viral replication.IDPs keep a non-negligible amount of residual disorder among the complex. This fuzziness can have multiple forms, like the presence of fuzzy regions from either side of the MoRE. The impact fuzzy regions have within the complex is not well known. We demonstrated that the fuzzy region upstream box2 inhibits the settlement of the interaction between NTAIL and its partners.When interacting with their partners, IDPs generally undergo a folding associated with binding that can take place either before or after the interaction. The interaction between NTAIL and XD was investigated and monitored by fluorescence kinetic measurements, using variants bearing a tryptophan substitution. We concluded without any doubt that NTAIL folds under an induced folding mechanism.Those studies together contribute to enlighten the molecular mechanisms that govern partner recognition by the IDPs.

Influenza A besitzt ein segmentiertes, achtsträngiges Genom in negativer Orientierung. Die einzelnen Segmente sind in virale Ribonukleoproteinkomplexe (vRNPs) verpackt. Genomische Segmentierung erlaubt es Influenza, zwischen verschiedenen Stämmen Reassortierung zu betreiben, was zur Entstehung von hochgradig virulenten und potentiell pandemischen neuen Stämmen führen kann. Die Existenz eines Packungsmechanismus wird vermutet, der sicherstellt dass exakt ein Segment jeden Typs in neu knospende Viren verpackt wird. Es gibt Indizien dafür, dass die vRNPs während ihres Wegs vom Nukleus zur Plasmamembran, wo die Knospung stattfindet, Multi-Segment-Komplexe ausbilden, die durch RNA-RNA-Interaktionen, sog. Packungssignale vermittelt werden. Dieser Prozess ist allerdings noch nicht hinreichend verstanden. In dieser Arbeit wurde eine neue RNA-FISH-Methode namens MuSeq-FISH entwickelt und angewendet, um die spektralen Limitierungen bisheriger Multiplexing-Ansätze zu überwinden und alle vRNA- und mRNA-Spezies vom humanen Stamm A/Panama des Influenza A Virus zu visualisieren. Außerdem wurde ein automatisierter Arbeitsablauf zur Registrierung/Ausrichtung, Punktdetektion, computergestützter Kolokalisationsanalyse und kombinatorischer Analyse der Mikroskopiebilder entwickelt, der auch große Datenmengen verarbeiten kann. Erstmalig wurde damit eine vollständige Kartographierung der Lokalisation und Häufigkeiten alle viralen RNAs in einzelnen Zellen vorgenommen. Aus diesen Daten konnten wir Erkenntnisse zu den Mechanismen und möglichen Hierarchien innerhalb des Packungsprozesses gewinnen. Dazu wurden Reaktionspfade und statistische Analysen von über 60 einzelnen Zellen und mehr als 105 einzelner vRNPs herangezogen. Es wurden auch Informationen über die vRNP-Häufigkeiten und deren Unterschiede zwischen Einzelzellen gewonnen, die zeigen dass sich Infektionsumgebungen auch in großer räumlicher Nähe stark unterscheiden und dadurch den Verpackungsmechanismus beeinflussen können. Weiterhin wurde eine Modellierung basierend auf bedingten Wahrscheinlichkeiten genutzt, um Reaktionskonstanten aus statischen FISH-Daten zu erhalten. Wir haben unsere Analysen zusätzlich auf den aviären Stamm A/Mallard und die reassortanten Stämme A/Pan-M, A/Pan-NS und A/Pan-NSM erweitert, die ein gemischtes Genom aus A/Panama und A/Mallard enthalten. Dabei konnte gezeigt werden, dass sich die Packungsdynamiken und -netzwerke auch zwischen nah verwandten Stämmen erheblich unterscheiden. Heterogene Verpackungsprozesse wurden für diese Stämme observiert, anhand welcher A/Pan-M und A/Pan-NS eher A/Mallard zugeordnet werden konnten. Ebenfalls wurden erste Schritte unternommen, um die Methode in verschiedener Hinsicht zu erweitern: es zeigte sich, dass MuSeq-FISH und STED-Mikroskopie im Prinzip kombinierbar sind, was auch durch gleichzeitige Detektion von drei vRNA-Segmenten gezeigt werden konnte. MuSeq-FISH wurde auch genutzt, um einzelne Virionen direkt nach deren Eintritt in die Zelle zu färben und auf deren genomischen Inhalt hin zu untersuchen. Dabei fiel auf, dass die Segmente 7 und 8 besonders häufig fehlten, wenn unvollständige Genome detektiert wurden. Außerdem wurde ein Plasmidsystem auf Basis des pHW2000-Vektors für fast alle Segmente von A/Panama umkloniert, welches nun die Expression von mRNA ohne die gleichzeitige Expression von vRNA ermöglicht. In einem ersten Experiment konnte die Funktionalität des Systems gezeigt werden, so dass es potentiell in Transfektionsexperimenten die Untersuchung vom Packungsmechanismus ermöglichen kann, und zwar unter infektionsähnlichen Bedingungen mit beliebig kombinierbaren vRNA-Sets. Wir erwarten, dass MuSeq-FISH zusammen mit dem automatisierten Arbeitsablauf auch eine nützliche Methode für andere biologische Fragestellungen darstellen wird, besonders wenn es um hochgradig kolokalisierte Untersuchungsobjekte geht. Fundiertes Wissen über den Packungsmechanismus von Influenzaviren kann helfen, die Entstehung von pandemischen Stämmen besser zu verstehen und kann Möglichkeiten aufzeigen, neue antivirale Medikamente zu entwickeln. / Influenza A has a segmented genome of eight single-stranded, negative-sense RNAs packed into ribonucleoproteins (vRNPs). This segmentation allows reassortment between different strains with the potential to create highly virulent, pandemic new strains. A packaging mechanism is supposed, ensuring the incorporation of one copy of each segment species into budding virions. En route from the nucleus to budding at the plasma membrane, the vRNPs are thought to form multisegment complexes via RNA-RNA and RNP-RNP interactions called packaging signals. This process is not yet completely understood. Here, a new RNA-FISH method (MuSeq-FISH) was introduced to overcome the spectral limits of multiplexing in order to visualize all IAV vRNA and mRNA targets of the human strain A/Panama. An image processing pipeline including image registration, spot detection, automated colocalization analysis and combinatorial analysis was developed, capable of high data throughput. For the first time, a complete map of the localization and abundance of all viral RNAs in individual cells has been generated. This data enabled detailed investigations about the mechanisms and potential hierarchies within the packaging process, which were inferred from pathways and statistical analysis of over 60 individual cells with more than 105 vRNP occurrences. We also gained information about the abundance and cell-to-cell heterogeneity of vRNPs among large sets of infected cells, unravelling that infection environments even in neighboring cells differ strongly in segment composition with an impact on packaging. In addition, conditional probability modelling was conducted to infer reaction constants from inherently static FISH data. We have extended this analysis to the avian strain A/Mallard and the reassortant strains A/Pan-M, A/Pan-NS and A/Pan-NSM, which contain reassorted genomes of A/Panama and A/Mallard. Here we have shown that packaging dynamics and networks differ widely, even among closely related strains. Packaging processes in these strains seemed to be very diverse, however we found A/Pan-M and A/Pan-NS to more closely resemble A/Mallard in terms of packaging. First steps have been taken to extend the method into different directions: combi- nation of MuSeq-FISH with STED imaging is in principle possible and has been applied for simultaneous detection of three vRNA species. MuSeq-FISH was also applied to single IAV virions directly after cell entry in order to study their genome content, where we found segments 7 and 8 to be lacking most frequently. In addition, a system of pHW2000-based plasmids expressing only mRNA has been created for almost all A/Panama segments. The functionality of this system was shown in a proof of concept, so that its use in transfection experiments can serve as a potential instrument to investigate vRNP packaging in artificial infection-like conditions with reduced vRNAs sets of choice. MuSeq-FISH together with its image analysis pipeline will be a useful tool also for other biological questions, especially concerning high-grade colocalization. Further understanding of the vRNP packaging in influenza can help us to understand the emergence of pandemic strains and open up paths to new antiviral medication.

Die Hauptaufgabe des Immunsystems ist der Schutz des Koerpers gegen den externen Angriff von Viren, Bakterien und sonstigen potentiellen Krankheitserregern, sowie die Vermeidung von weiteren Infektionen durch bereits erfahrene Pathogene, die durch die Errichtung eines immunologischen Gedaechtnisses vermieden werden. Zytotoxische T-Zellen sind die Protagonisten der spezifischen Immunantwort beim Bekaempfen von intrazellulaeren Infektionen. Das Proteasom spielt eine wichtige Rolle in der Produktion von antigenischen Peptiden dar, die, sobald sie von MHC-Molekurle praesentiert werden, furr die Aktivierung von T-Zellen in der Immunantwort verantwortlich sind. Diese Thesis praesentiert eine Studie, die belegt, dass die Laenge und Groesse von Fragmenten, die waehrend der Proteasomedegradation entstehen, sehr von der Groesse der Schranke abhaengt, die den Substratfluss durch das Proteasom steuert. Das hier vorgestellte Modell kann daher in der Quantifizierung des antigenischen Umsatzes und deren Praesentation von grossem Nutzen sein. Wir stellen die Vermutung an, dass die Ersetzung von konstitutivem Proteasom durch Immunoproteasom, die waehrend einer Immunantwort in antigenpraesentierenden Zellen stattfindet, das T-Zell-Repertoire stark veraendert und dabei hilft, eine schnelle und effektive Immunreaktion zu starten. Die Schlussfolgerungen dieser Dissertation sind: Die Kinetik der antigenischen Praesentation und ihre Quantifizierung sind wichtige Aspekte fuer das Verstehen der Instandhaltung und Funktionalitaet des T-Zell-Repertoires. Das Immunsystem nutzt die Kinetik des Proteasoms und den Wettbewerb um Ressourcen zwischen den T-Zellen zur Entwicklung von cleveren Strategien gegen Infektionen aus, ohne dabei auf die Produktion von teueren neuen Ressourcen zururckgreifen zu m"ussen. / The major tasks of the immune system are the protection of the body from undesired external pathogenic attack and the prevention of further and already experienced challenges, which are avoided by the establishment of immunological memory. The proteasome machinery plays a crucial role in the generation of antigenic peptides, which are responsible for the activation of T-cell during an immune response. In this PHD thesis the study of the T-cells dynamics and their homeostasis has been investigated. In particular we focused on the immunological function of the intracellular protein degradation. This thesis evidenced that the length and the amount of fragments generated by the proteasome degradation fairly depend on the size of the gates regulating the flux of substrate through the proteasome. This model captures the known characteristics of proteasomal degradation, and can therefore help to quantify MHC antigen processing and presentation. A model dealing with the dynamics of cytotoxic T-cells and the role of the antigen presentation in shaping the T-cell repertoire has been proposed. This model shows that the replacement of constitutive proteasome with the immunoproteasome re-shapes significantly the T-cell clone repertoire and helps to mount a fast and effective immune response. The last part of this thesis has been devoted to the population dynamics of cytotoxic T-cells over a long timescale. Stochastic models describing the maintenance of T-cell memory clones have been proposed. The conclusions are: the kinetics of the antigen presentation and its quantification are critical aspects for the understanding of the maintenance and the functionality of the T-cell repertoire. The Immune system takes advantage of the kinetics of proteasome and the competition for resources in the T-cell repertoire to develop a clever strategy to challenge infections without expensive production of new resources.

In dieser Arbeit wurde die Überlebenszeit von Nierentransplantaten untersucht und deren Abhängigkeit von zwei Faktoren: der HLA-Kompatibilität und der Antikörperdynamik. Hierzu konnten Daten von 327 Patienten gesammelt werden, die zwischen 1991 und 1996 eine postmortale Spenderniere erhielten. Eine konventionelle Gewebetypisierung erfolgte mittels serologischer und molekularbiologischer Untersuchungen. Eine neue Matchingmethode wurde durchgeführt auf Ebene von Aminosäuren. Ein Antikörperscreening erfolgte vor und nach Transplantation mittels Lymphozytotoxtest und ELISA. Zur statistischen Bewertung benutzten wir die Kaplan-Meier-Methode zur Berechnung der Überlebenszeit und eine Cox Regression zur Berechnung des relativen Risikos. Bezüglich der Gewebeübereinstimmung konnten wir beim konventionellen Matching eine Tendenz feststellen, daß Patienten mit einer guten Übereinstimmung eine längere Transplantatüberlebenszeit zeigten, als Patienten mit einer schlechten Übereinstimmung. Beim Matching auf Aminosäureebene konnten keine Unterschiede in der Transplantatfunktion nachgewiesen werden. Bei Betrachtung des Antikörperverhaltens der Empfänger konnten wir signifikante Unterschiede nachweisen dahingehend, daß Nierentransplantierte mit einer Antikörperbildung eine schlechtere Transplantatüberlebenszeit besaßen als Patienten ohne Antikörpernachweis. Außerdem konnte gezeigt werden, daß Patienten mit vielen Transfusionen vor Transplantation eine signifikant kürzere Transplantatüberlebenszeit zeigten, als Patienten mit wenigen Transfusionen. Anhand unserer Ergebnisse empfehlen wir ein konventionelles Matching als Grundlage der Nierentransplantation. Ein Matching auf Ebene von Aminosäuren könnte zukünftig das konventionelle Match ergänzen oder ablösen. Außerdem empfehlen wir ein generelles Antikörperscreening der Empfänger vor und nach Transplantation, da Aussagen möglich werden zum Verlauf nach Transplantation und die immunsuppressive Therapie angepaßt werden kann. / In this study we examined the survival of kidney transplants and the influence of two factors: the hla-compatibility and the dynamics of antibodies. For this we collected full data of 327 Patients, who were transplanted with a postmortal kidney transplant between the years 1991-1996. A conventional tissue typing was done with serological and molecular biological tests. A new matching method was done at the level of amino acids. A screening for antibodies was done before and after transplantation using lymphocytotoxtest and ELISA. For statistical valuation we used the Kaplan-Meier-method for the calculation of the transplant survival time and a cox regression for the calculation of the relative risk. Regarding the tissue similarities at the conventional match we saw the trend of a longer transplant survival time at patients with a good match compared to patients with more missmatches. At matching at amino acid-level we couldn´t show any differences in the transplant survival time. By observing the dynamics of antibodies of the receiver we could show a significant difference: kidney transplant receivers developing antibodies show a shorter transplant survival time than patients, who didn´t develop antibodies. Additionally we could show that patients with many transfusions before transplantation have a significantly worser transplant function than patients with less transfusions. Resulting from our examinations we recommend a conventional matching as a basic for kidney transplantation. In future a matching at amino acid-level could supplement or replace the conventional match. Additionally we recommend an antibodyscreening of the transplant receivers before and after transplantation. A prediction for the posttransplant course will be possible and an individual adjustment of the immunsuppressive therapy.

In Anbetracht der enormen Verbesserung der HCV-Therapie durch die Entwicklung hochwirksamer und direkt wirkender Virostatika (DAA) dient diese Studie der Analyse von HCV-Koinfektionen unter den gemeldeten HIV-Neudiagnosen in Deutschland. Zunächst wurde die Eignung zweier kommerzieller HCV Ag/Ab ELISAs, dem Murex (Abbott) und dem Monolisa (Bio-Rad), zum Nachweis von HCV in getrockneten Serumspots (DSS) verglichen. Der Murex-ELISA zeigte sich sensitiver bei Antigen-positiven Plasma-HCV-Serokonversionsproben während der Monolisa eine höhere Sensitivität bei HCV-Antikörper-positiven DSS-Eluaten. Des Weiteren wurde ein Aviditätstest zur Unterscheidung von neuen und bereits länger bestehenden Infektionen bei einem Aviditätsindex Cut-off von 40% und einem Zeitraum von 364 Tagen etabliert. Von den insgesamt 6.097 untersuchten Proben der Jahre 2015-2017 waren 396 HCV-ELISA-reaktiv (6,5%). Von diesen wurden 256 (64,6%) als aktive und 140 (35,4%) als ausgeheilte Infektionen identifiziert. Ein hoher Anteil der HCV-Koinfektionen wurde bei intra-venösen Drogenkonsumenten (77,8%, n=168/216), in der Altersgruppe der 30-39 Jährigen (9%, n=179/1.978) und bei Menschen osteuropäischer Herkunft (38,3%, n=124/324) beobachtet. Im Vergleich zum Jahr 2016 hat sich der Anteil der ausgeheilten Infektionen im Jahr 2017 bei der Gesamtzahl der Patienten (p<0,01) sowie insbesondere bei Personen ausländischer (p<0,01) und osteuropäischer (p<0,05) Herkunft erhöht. Die HCV Subtypen (St)-1a, St-3a und St-1b waren mit 33,9% (n=79/233), 33,5% (n=78/233) und 23,3% (n=52/233) vorherrschend. Der Anteil der St-1a- und St-1b-Proben, deren HCV-Sequenz gegen DAAs resistent ist, war in allen untersuchten Jahren hoch (25%-42,9%). Der beobachtete Anstieg des Anteils der ausgeheilten HCV-Koinfektionen kann auf die DAA-Therapie zurückgeführt werden. Es sind jedoch weitere Anstrengungen erforderlich, damit Gruppen mit weiterhin hoher HCV-Prävalenz von dieser Behandlung profitieren. / In light of the major shift in HCV therapy resulting from the availability of highly potent direct acting antivirals (DAA), this study performed a surveillance of HCV coinfections among reported HIV new diagnoses in Germany. First the suitability of two HCV Ag/Ab ELISAs, Murex (Abbott) and Monolisa (Bio-Rad) for dried serum spots (DSS) was compared. The Murex was more sensitive in antigen positive plasma HCV seroconversion samples while the Monolisa showed a higher sensitivity in HCV antibody positive DSS eluates. Furthermore, an avidity test was established to distinguish between new and already longer existing infections at an avidity index cut-off of 40% and a period of 364 days. Of the total of 6,097 samples examined for the years 2015-2017, 396 were HCV ELISA reactive (6.5%). Of these, 256 (64.6%) were identified as active and 140 (35.4%) as resolved infections. A high proportion of HCV coinfections were observed in intravenous drug users (77.8%, n=168/216), in the age group 30-39 years (9%, n=179/1,978) and in people of Eastern European origin (38.3%, n=124/324). Compared to 2016, the proportion of resolved infections in 2017 has increased in the total number of patients (p<0.01) and especially in people of foreign (p<0.01) and Eastern European (p<0.05) origin. HCV subtypes (St)-1a, St-3a, and St-1b were predominant with 33.9% (n=79/233), 33.5% (n=78/233) and 23.3% (n=52/233), respectively. The proportion of St-1a and St-1b samples whose HCV sequence has resistance to DAAs was high in all diagnoses years (25%-42.9%). The observed increase in the proportion of resolved HCV coinfections can be attributed to DAA therapy. However, further efforts are needed to ensure that groups with continued high HCV prevalence benefit from this treatment.

Toxoplasma gondii ist ein obligater intrazellulärer Parasit, der bei Menschen und Nutztieren Toxoplasmose verursacht. Die Phospholipid-Biosynthese ist entscheidend für das erfolgreiche intrazelluläre Überleben und die Replikation des Parasiten, da sie eine wichtige Rolle bei der Biogenese von Membranorganellen, der Signal- transduktion und anderen zellulären Prozessen spielt. Hier untersuchten wir die physiologische Bedeutung von zwei Synthesewegen, die für PtdEtn und PtdIns verantwortlich sind. Wir zeigen das Vorhandensein einer neuartigen PtdIns-Synthase (PIS) in T. gondii, die als TgPIS bezeichnet wird und ein funktionelles Enzym mit einem katalytisch wichtigen CDP-Alkohol- Phosphotransferase-Motiv codiert, das sich ausschließlich im Golgi-Apparat befindet. Der Parasit importiert Myoinosit aus dem Milieu und verwendet es zusammen mit de novo synthetisiertem CDP- Diacylglycerin, um PtdIns zu produzieren. Eine durch Auxin induzierbare bedingte Unterdrückung von TgPIS schaltet den Lysezyklus des Parasiten aufgrund von Defekten in der Replikation, Motilität und Austritt in Säugetierzellen aus. Das Lipidom-Profiling der PIS-Mutante zeigt eine selektive Reduktion bestimmter PtdIns- und PtdThr-Spezies, wohingegen ausgewählte PtdGro-, PtdSer- und BMP-Spezies erhöht sind, was auf eine enge Interregulation und Homöostase von anionischen Phospholipiden zur Aufrechterhaltung der Membranintegrität hindeutet. Zusätzlich identifizierten wir eine Ethanolamin-Cytidyltransferase (TgECT), das geschwindigkeitsbestimmende Enzym des Kennedy-Signalwegs, das im Cytosol lokalisiert ist. Das Enzym ist eindeutig für den Lysezyklus essentiell, da seine genetische Ablation nicht durchführbar ist und der durch Auxin meditierte bedingte Abbau des Proteins das Parasitenwachstum in Plaqueassays stark beeinträchtigt. Die Lipidomanalyse der Mutante identifizierte eine wichtige Rolle bei der Biogenese ausgewählter Arten von PtdEtn, PtdSer und PtdThr. Darüber hinaus haben wir festgestellt, dass TgECT für die Erzeugung von Ethanolamin-Phosphor-Ceramid (EPC) erforderlich ist, einem seltenen Sphingolipid, das nur eine begrenzte Anzahl von Organismen enthalten. / Toxoplasma gondii is an obligate intracellular parasite that causes Toxoplasmosis in human and livestock. Phospholipid biosynthesis is crucial for the successful intracellular survival and replication of the parasites, as the phospholipids have important roles in the biogenesis of membrane organelles, signal transduction and other cellular processes. Here, we dissected the physiological importance of two pathways accounting for the synthesis of PtdEtn and PtdIns. We demonstrated the presence of a novel PtdIns synthase (PIS) in T.gondii termed TgPIS, expressing a functional enzyme with a catalytically vital CDP-alcohol phosphotransferase motif, which resides exclusively in the Golgi body. The parasite imports myo-inositol from milieu, and co-utilizes de novo-synthesized CDP-diacylglycerol to produce PtdIns. An auxin-inducible conditional repression of TgPIS abrogated the lytic cycle of the parasite in mammalian cells due to defects in the replication, motility and egress. Lipidomic profiling of the PIS mutant demonstrated selective reduction of certain PtdIns and PtdThr species, whereas selected PtdGro, PtdSer and BMP species were increased, which suggested a tight inter-regulation and homeostasis of anionic phospholipids to maintain the membrane integrity. In addition, we identified an ethanolamine cytidyltransferase (TgECT), the rate-limiting enzyme of Kennedy pathway, which is localized in the cytosol. The enzyme is clearly essential for the lytic cycle as its genetic ablation was not feasible, and auxin-meditated conditional knockdown severely impaired the parasite growth in plaque assays. Similarly, lipidomic analysis of the mutant identified an important role in the biogenesis of selected species of PtdEtn, PtdSer and PtdThr. Moreover, we discovered that TgECT is required for the generation of ethanolamine-phosphory ceramide (EPC), a rare sphingolipid present only a limited number of organisms.

Das in Europa vorkommende Dobravavirus (DOBV) gehört zu den Hantaviren und wird durch die Gelbhalsmaus Apodemus flavicollis übertragen und kann im Menschen zu einem "Hämorrhagischen Fieber mit renalem Syndrom" (HFRS) führen. Das Nukleokapsidprotein (N) von Hantaviren ist stark immunogen in Menschen und eine Impfung mit rekombinanten N Derivativen wie chimaere Hepatitis B Virus (HBV) Corepartikel oder das komplette N schützt in Nagetiermodellen vor einer Hantavirusinfektion. In der vorliegenden Arbeit wurde die Immunogenität von zwei auf dem DOBV N basierende Protein Derivativen in Mäusen getestet. Es wurden in E. coli exprimierte chimaere HBV Corepartikel verwendet, die einen Teil des DOBV N trugen (HBcdDOB120), sowie in Hefen eprimiertes komplettes DOBV rN. Anschließend wurden BALB/c und C57BL/6 Mäuse mit den jeweiligen Proteinen immunisiert. Sowohl BALB/c, als auch C57BL/6 Mäuse entwickelten eine starke, langanhaltende N-spezifische Antikörperantwort, die eine starke Kreuzreaktivität gegenüber der rN anderer Hantaviren aufwiesen, nach Impfung mit HBcdDOB120 oder DOBV rN-Protein. Es wurden Antikörper aller IgG Subklassen, sowie N-spezifische IFN-( und IL-4 sekretierende Lymphozyten induziert, was auf eine gemischte Th1/Th2 Antwort schließen lies. Die Frequenz der durch die Immunisierungen induzierte N-spezifischen Lymphozyten war allerdings gering. Auch in Mäusen, die hohe HBc-spezifische Antikörpertiter aufwiesen konnte eine starke N-spezifische Antikörperantwort mittels Impfung mit HBcdDOB120 induziert werden. HBcdDOB120 und DOBV rN stellen vielversprechende Vakzinekandidaten dar, die auf ihre Protektivität hin getestet werden sollten. Da HBcdDOB120 sowie DOBV rN eine starke Antikörperantwort und nur eine schwache T-Zellantwort induzieren sollte zusätzlich die Rolle von N-spezifischen Antikörpern im Schutz gegen die Virusinfektion weiter charakterisiert werden. / In Europe, the hantavirus Dobrava (DOBV) is carried by the yellow-necked mouse Apodemus flavicollis and causes "haemorrhagic fever with renal syndrome" in humans. The nucleocapsid protein (N) is very immunogenic in infections of humans and rodents. Immunisation with N protein derivatives, like chimeric hepatitis B virus core (HBc) particles and entire recombinant N could protect rodents from a hantavirus infection. In this study, the immunogenicity of the two following derivatives based on the DOBV N protein was tested in mice. Chimeric HBV core particles, consisting of truncated HBc (HBcd) particles carrying part of the DOBV N (HBcdDOB120) were expressed in E. coli and the entire DOBV rN in yeast. Hence BALB/c and C57BL/6 mice were immunised subcoutanously with both antigens. Mice of both strains elicited strong and longlived N-specific antibody responses after HBcdDOB120 as well as after DOBV rN immunisation. Both derivatives induced antibodies that were highly cross-reactive to the rN of the hantaviruses Puumala, Hantaan, Andes and Sin Nombre. HBcdDOB120 and DOBV rN induced N-specific antibodies of all IgG subclasses, suggesting a mixed Th1/Th2 immune response. In the same line, IFN-( and IL-4 was secreted by N-specific lymphocytes from mice immunised with HBcdDOB120 or DOBV rN after in vitro restimulation which also indicated a mixed Th1/Th2 response. However, the frequency of N-specific lymphocytes was low. In mice that exhibited a high HBc-specific antibody titer HBcdDOB120 also induced a strong N-specific immune response. HBcdDOB120 and DOBV rN represent promising vaccine candidates that should be tested for their protective potential in a DOBV challenge model as soon as one gets available. Additionally, as protection might be partially based on N-specific antibodies, their role in protecting against a hantavirus infection should be characterised further.

Die invasive Aspergillose (IA) wird mehr und mehr zu einem lebensbedrohlichen Problem bei immunsupprimierten Patienten. Der Hauptverursacher der IA ist der Aspergillus fumigatus. Es existieren verschiedene DNS-Extraktions-Methoden und PCR Assays, um Aspergillus fumigatus DNS in Bronchiallavagen (BAL) nachzuweisen. Häufig sind diese Methoden langwierig und verdeutlichen den Bedarf an einer klinisch relevanten Methode, mit der der Aspergillus-fumigatus-DNS Nachweis schnell und zuverlässig erbracht werden kann. Wir haben eine schnelle Methode entwickelt, mit der wir quantitative Ergebnisse innerhalb sechs Stunden erhalten können. Es wurde ein Extraktionsverfahren auf mechanischer Basis (FastPrep), in Kombination mit einer real-time-PCR, basierend auf der TaqMan- Technologie, etabliert. Dazu wurde eine Aspergillus-fumigatus-spezifischeSonde entwickelt und ein Aspergillus-fumigatus-spezifisches Primerpaar eingesetzt. Durch den Einsatz einer Standardreihe wurden die Ergebnisse quantifiziert. Es wurden hauptsächlich Bronchiallavagen sowie andere Materialien von 204 Patienten untersucht. Die Patienten wurden hinsichtlich ihres Verdachtes an einer IA erkrankt zu sein, anhand bestimmter Kriterien (EORTC) in bestimmte Gruppen eingeteilt. Die Ergebnisse wurden innerhalb der einzelnen Gruppen analysiert. Bei allen 8 Patienten mit bewiesener IA gelang der Nachweis von Aspergillus-fumigatus-DNS. In dieser Gruppe konnten quantitativ die höchsten Werte gemessen werden. Des Weiteren konnte eine Rückläufigkeit der Werte mit abnehmendem Aspergillose-Verdacht, sowie nach erfolgter antimykotischer Therapie beobachtet werden. Die diagnostische Sensitivität der Methode beträgt 81,3%, die Spezifität liegt bei 93,7%. Der positive prädiktive Wert ist 72,2%, der negative prädiktive Wert beträgt 96,1%. Als zusätzlicher Baustein in einer umfangreichen Gesamtdiagnostik, kann diese Methode einen Beitrag zur Verbesserung molekularer Nachweisverfahren leisten. / Invasive aspergillosis (IA), often caused by Aspergillus fumigatus, is an important cause of death of immunocompromised patients. Several DNA-extraction methods and PCR assays are available for detecting Aspergillus fumigatus DNA in bronchoalveolar lavage (BAL) samples of patients with invasive aspergillosis. These methods are often time consuming and emphasize the need to develop a clinical relevant rapid DNA isolation assay that gives reliable results in a short time. We have developed a new and rapid method which yields results within six hours.This was achieved by combining high-speed cell disruption using a mechanical extraction procedure (FastPrep), with a real-time PCR assay based on TaqMan technology.A newly designed Aspergillus-fumigatus-specific probe and Aspergillus-fumigatus-specific primers were established. This combination also produces quantitative results by comparing the results with a DNA serial dilution used in the real-time PCR. BAL fluids and other material from 204 patients were analyzed. According to the risk for an IA, the patients were devided in different groups, using specific criteria published by the EORTC. The results were related to these groups. For all 8 patients with proven IA, the detection of Aspergillus-fumigatus-DNA succeeded. In this group, the highest amount of Aspergillus-fumigatus-DNA was detected. A decraesing quantitiy of Aspergillus-fumigatus-DNA could be detected after antifungal treatment and connected with the decreasing suspicion of an IA in the other groups. The diagnostic sensitivity of this method is 81,3%, the specifity is 93,7%. The positive predictive value is 72,2%, the negative predicitive value 96,1%. Adjunctive use of these method may be helpful in the diagnosis of IA.

Daten des humanen Genomprojektes zeigen, dass ca. 8% des gesamten humanen Genoms aus retroviralen Sequenzen besteht. Der überwiegende Teil dieser Proviren ist aufgrund verschiedener Mutationen defekt. Im Gegensatz zu allen anderen HERV Proviren scheinen einige HERV-K Proviren intakt zu sein und besitzen offene Leserahmen für alle viralen Proteine. Die Familie des humanen endogenen Retrovirus K HML2 umfasst ca. 30 eng verwandte Proviren. Zusätzlich zu den Strukturproteinen Gag und Env und der Reversen Transkriptase, exprimiert HERV-K zwei regulatorische Proteine, Rec und Np9. Beide sind im Nukleus lokalisiert und tumorigene Eigenschaften bzw. eine Expression in Assoziation mit Tumorgeweben wurde nachgewiesen. Neben Zelllinien, wie die Teratokarzinomzelllinie GH und einigen Brustkrebszelllinien, für die die Expression von HERV-K mRNA und die Produktion von Viruspartikeln bekannt ist, konnte die Expression von HERV-K Proteinen und Partikeln für Melanomzellen gezeigt werden. Volllängen mRNA von HERV-K war in allen untersuchten humanen Proben nachweisbar. Gespleißtes env und rec war in 39% der Gewebe und in 38% der Melanomzelllinien exprimiert. Zusätzlich werden HERV-H, -R und -W exprimiert. Von den auf spezifische Antikörper gegen HERV-K Proteine untersuchten Seren der Melanompatienten waren 16% positiv für das transmembrane Hüllprotein, jedoch reagierte kein Serum mit Re oder Np9. Da im Zuge der Entstehung von Tumoren immer auch eine Dedifferenzierung der entarteten Zellen diskutiert wird, wurde die Expression von HERVs in undifferenzierten, embryonalen Stammzellen bestimmt. In den untersuchten embryonalen Stammzellen lässt sich Volllängen mRNA, sowie gespleißte env, rec und np9 mRNA nachweisen. Während der Differenzierung zu neuronalen Vorläuferzellen sinkt die Expression jedoch wieder auf ein mit normalen Zellen vergleichbares Niveau. Obwohl gespleißte RNA und virale Proteine von HERV-K vor allem in Tumoren und Tumorzelllinien exprimiert werden, ist deren Funktion während der Tumorentstehung noch immer ungeklärt. Auch die Bedeutung der HERV-K Expression in humanen Stammzellen ist noch unklar, insbesondere in Hinblick auf eine mögliche Tumorigenität. / In contrast to all other human endogenous retroviruses, proviruses of the human endogenous retrovirus family HERV-K have maintained open reading frames for all viral proteins. Although most proviruses are defective, structural proteins Gag and Env, the reverse transcriptase and two regulatory proteins, Rec and Np9, have been described. Rec resembles the Rev protein of HIV and tumourigenic potential was confirmed. Np9 as well is located in the nucleus and expression in association with tumour tissues was observed. Additionally to cell lines known to produce HERV-K virus particles, such as the teratocarcinoma cell line GH and breast cancer cell lines, recently melanoma cells were described to express HERV-K proteins and particles. In order to study the expression of HERV-K, -H, -R and -W, in melanoma cell lines and biopsies primer sets were used. Antisera specific for HERV-K proteins were used for immunohistochemistry and sera from melanoma patients were investigated for HERV-K specific antibodies. Full length mRNAs of all HERVs were found in all human cells. Spliced env and rec of HERV-K were detected in 39% of the melanoma biopsies and in 38% of the melanoma cell lines. Expression of HERV-K in situ was shown by immunohistochemistry. In addition, 16% of the patients sera tested showed antibodies against the HERV-K transmembrane envelope protein, but no antibodies against Np9 or Rec could be detected. A certain dedifferentiation of cells as a consequence of tumour development is discussed. Therefore the expression of HERV-K in undifferentiated embryonic stem cells was investigated. The investigated stem cells showed expression of HERV-K full length, env, rec and np9 mRNA. Although the expression decreased with differentiation to neuronal precursor cells. Even though HERV-K mRNA and proteins were expressed in a high percentage of melanomas their function in tumour development is still unclear. As well as the meaning of the HERV-K expression in embryonic stem cells, particularly for a tumourigenic potential.

Peptide aus intrazellulären Pathogenen sowie Tumorantigene aus mutierten oder überexprimierten Proteinen werden MHC I-restringiert auf der Oberfläche von Mammaliazellen präsentiert und dabei von cytotoxischen T-Lymphozyten erkannt. Die Peptidgenerierung erfolgt vorwiegend durch das Ubiquitin/26S Proteasomensystem, das eine zentrale Rolle bei der antitumoralen Immunantwort spielt. In der vorliegenden Arbeit wurde eine Polyepitopvakzine in Form von Plasmid-DNA entwickelt und auf ihre Effizienz untersucht. Als Modellantigen diente MUC1, ein von verschiedenen Adenokarzinomen und hämatologischen Tumoren überexprimiertes Glykoprotein. Ein aus dem MUC1-Protein bekanntes HLA-A2.1-abhängiges Epitop wurde als Polyepitop in verschiedenen Variationen synthetisiert, einer 20S proteasomalen in vitro Degradation unterzogen und seine Verdauprodukte massenspektrometrisch analysiert. Als optimale Sequenz für die Prozessierung des Polyepitops in die gewünschten Einzelepitope erwies sich deren einfache Verknüpfung ohne intervenierende Sequenzen. Zur Untersuchung des Effekts einer Ubiquitinfusion auf die Stabilität des MUC1-Polyepitops wurden anschließend verschiedene Strategien der linearen Fusion von Ubiquitin an das Polyepitop innerhalb eines Plasmids getestet. Durch transiente Transfektion der Plasmide konnte die Stabilität ihrer Translationsprodukte mittels Immunoblotanalysen quantifiziert werden. Die Ergebnisse demonstrieren, daß das Polyepitop durch die N-terminale Fusion von Wildtyp-Ubiquitin am effizientesten degradiert wird, wobei eine Polyubiquitinierung nicht stattzufinden scheint. Die Auswertung der folgenden in vitro Cytotoxizitätsassays sowie der Immunisierungsstudien wurde durch die schwache Affinität des gewählten subdominanten MUC1-Epitops zum HLA-A2.1-Komplex beeinträchtigt. Die vorliegende Arbeit unterstreicht die Bedeutung einer umfassenden Analyse intra- und extrazellulärer Vorgänge bei der Entwicklung einer Plasmidvakzine unter Verwendung subdominanter Epitope. / Peptides from intracellular pathogens as well as tumor antigens from mutated or overexpressed proteins are presented in an MHC class I restricted manner on the surface of mammalian cells and are thereby recognized by cytotoxic T lymphocytes. Peptide generation is mainly carried out by the ubiquitin/26S proteasome system which plays a crucial role in the antitumor immune response. In the present study, a polyepitope vaccine was generated in the form of plasmid DNA and analyzed for its efficiency. As model antigen MUC1, a glycoprotein overexpressed in various adenocarcinomas and hematological tumors, was used. A known HLA-A2.1 restricted epitope from the MUC1 protein was synthesized as a polyepitope in different variations, subjected to a 20S proteasomal in vitro degradation, and its digestion products were analyzed by means of mass spectrometry. The optimal sequence for the processing of the polyepitope into the desired single epitopes was shown to be their simple conjunction without spacer sequences. Different strategies of linear fusion of ubiquitin to the polyepitope within a plasmid were subsequently tested to analyze the effect of ubiquitin fusion on the stability of the MUC1 polyepitope. After transient transfection of the plasmids, the stability of their translation products was quantified by means of immunoblot analyses. The results demonstrate that the polyepitope is degraded most efficiently through N-terminal fusion of wild type ubiquitin, while a polyubiquitination does not seem to occur. The evaluation of the subsequent in vitro cytotoxicity assays and immunization studies was impaired by the low affinity of the selected subdominant MUC1 epitope to the HLA-A2.1 complex. The present study emphasizes the importance of an extensive analysis of intra- and extracellular processes when generating a plasmid vaccine using subdominant epitopes.