Univ., Diss.--Kaiserslautern, 1999.

Univ., Diss--Heidelberg, 2003.

Regensburg, Univ., Diss., 2009.

Regensburg, Universiẗat, Diss., 2009.

Düsseldorf, Univ., Diss., 2004.

Mainz, Univ., Diss., 2001.

Universiẗat, Diss., 2004--Bonn.

Universiẗat, Diss., 2004--Münster (Westfalen).

Die Erforschung viraler Proteine ist wichtig, um virale Infektionen besser verstehen und damit therapieren zu können. Die Aufklärung der DUB-Funktion auf dem viralen Herpesprotein pUL36 ermöglicht ein besseres Verständnis des Infektionshergangs und könnte zur Entwicklung eines Enzyminhibitors führen, der nur an diesem Enzym ansetzt, nachdem es sich von den zellulären DUBs unterscheidet (Kattenhorn et al., 2005). In dieser Arbeit konnten die vorherigen Daten, die eine stärkere Hemmung der DUB- Mutante unter Interferoneinfluss zeigten, in unterschiedlichen Assay-Designs bestätigt werden. Auch Versuche mit einem anderen Herpes simplex Virus Strang, bestätigten die vorherigen Daten. Die Ergebnisse zeigen, dass die DUB-Funktion für HSV-1 wichtig ist für die virale Evasion der zellulären Immunantwort. Die genaue Funktion der DUB in der Infektion ist jedoch unklar. Aufgrund der vorbestehenden Datenlage erschien am wahrscheinlichsten, dass die DUB-Funktion vor Eindringen des Herpes Simplex Virus in den Zellkern zum Tragen kommt, womit es nach Abnahme des Interferons nicht zu einer viralen Reaktivierung käme. Deshalb wurden Untersuchungen unternommen, um eine mögliche Reaktivierung nach Abnahme des Interferons näher zu untersuchen. Hierfür wurden zwei verschiedene Experimente entwickelt. Einmal wurde das Interferon direkt nach Infektion und einmal 3 Tage nach Infektion (3dpi) abgenommen. Die Ergebnisse zeigten beide eine stärkere Hemmung der DUB-HSV-1-Mutante unter Interferoneinfluss. Bei Abnahme des Interferons direkt nach Infektion lag bei Wildtyp und Mutante ein leichter Anstieg der Plaquezahlen vor, wobei dieser Effekt von der Dosis des Interferons abhängig war. Eine hohe Interferondosis begünstigte bei beiden eine stärkere Hemmung, allerdings bei beiden auch eine leichte Erhöhung der Plaquezahl nach Abnahme. Bei einer niedrigen Dosis konnte nur eine stärkere Hemmung der DUB-Mutante, jedoch keine Reaktivierung bei Wildtyp und Mutante nach Abnahme des Interferons gezeigt werden. Bei Abnahme drei Tage nach Infektion zeigte sich sowohl bei dem Wildtyp-Virus als auch der DUB- Mutante kein Anstieg in den Plaquezahlen. Es sind, nachdem Deubiquitinierung nicht nur eine Rolle in der Verhinderung des proteosomalen Abbaus von in die Zelle eingedrungenem Virus spielt, sondern auch der Zellregulation, mehrere Szenarien denkbar, die diesen Phänotyp erklären könnten. Die DUB-Funktion könnte zwar den proteosomalen Abbau durch Deubiqutinierung und damit Verhinderung der Markierung des Virus zum zellulären Abbau verhindern. Allerdings könnten sich durch einen langsameren Transport aus der Zelle oder in den Nucleus auch weniger Plaques bei der Mutante als wie beim Wildtyp unter Interferoneinfluss bilden, nachdem das Virus dann leichter Ziel antiviraler Proteine werden könnte. Oder die DUB-Funktion spielt eine Rolle beim Eintritt in den Kern durch Modifikationen anderer Proteine. Virengenome könnten auch durch eine fehlende DUB-Funktion reprimiert werden oder die Zelle durch Apoptose absterben. Interessanterweise konnte keine Hemmung der DUB-Mutante in Interferon behandelten U-2 OS Zellen gezeigt werden, von denen ein Defekt im STING- vermittelten Signalweg bekannt ist. Vielleicht zeigt dies, dass das STING-Protein an dem gezeigten DUB-Phänotyp beteiligt ist. Nachgewiesen ist außerdem bereits eine Funktion des Enzyms bei der zweiten Umhüllung der Kapside bei Pseudorabiesvirus (Möhl, 2011). Weitere Untersuchungen unter Einsatz bspw. von Immunfluoreszenz, Proteasominhibitoren oder weiteren Zelllinien wie Saos-2, sind nötig, um die genaue Funktion zu klären. / The study of viral proteins is important to better understand and thus treat viral infections. Elucidation of DUB function on the viral herpes protein pUL36 provides a better understanding of the infection process and could lead to the development of an enzyme inhibitor that targets only this enzyme after it is different from cellular DUBs (Kattenhorn et al., 2005). In this work, previous data showing greater inhibition of the DUB- mutant under interferon influence were confirmed in different assay designs. Also, experiments with a different herpes simplex virus strand, confirmed the previous data. The results indicate that DUB function for HSV-1 is important for viral evasion of the cellular immune response. However, the exact function of DUB in infection is unclear. Based on the preexisting data, it seemed most likely that DUB function would come into play before herpes simplex virus enters the nucleus, which would mean that viral reactivation would not occur after interferon depletion. Therefore, studies were undertaken to further investigate a possible reactivation after decrease of interferon. Two different experiments were developed for this purpose. Once the interferon was withdrawn immediately after infection and once 3 days after infection (3dpi). The results both showed a stronger inhibition of the DUB-HSV-1 mutant under interferon influence. When interferon was decreased immediately after infection, a slight increase in plaque counts was present in both wild type and mutant, although this effect was dependent on the dose of interferon. A high dose of interferon promoted greater inhibition in both, but also a slight increase in plaque numbers after decrease in both. A low dose showed only greater inhibition of the DUB mutant but no reactivation in wild type and mutant after decrease of interferon. When decreased three days after infection, there was no increase in plaque counts for either the wild-type virus or the DUB- mutant. Given that deubiquitination plays a role not only in preventing proteosomal degradation of virus that has entered the cell but also in cell regulation, several scenarios are conceivable that could explain this phenotype. To be sure, DUB function could prevent proteosomal degradation by deubiqutinating and thereby preventing the virus from being labeled for cellular degradation. However, slower transport out of the cell or into the nucleus could also result in fewer plaques forming in the mutant than in the wild type under interferon influence, after which the virus could more easily become a target of antiviral proteins. Alternatively, DUB function may play a role in entry into the nucleus through modifications of other proteins. Viral genomes could also be repressed by a lack of DUB function or the cell could die by apoptosis. Interestingly, no inhibition of the DUB mutant was shown in interferon-treated U-2 OS cells, which are known to have a defect in the STING-mediated signaling pathway. Perhaps this indicates that the STING protein is involved in the DUB phenotype shown. Furthermore, a function of the enzyme in the second envelope of capsids in pseudorabies virus has already been demonstrated (Möhl, 2011). Further studies using e.g. immunofluorescence, proteasome inhibitors or additional cell lines such as Saos-2, are necessary to clarify the exact function.

Der Ersatz von Knochengewebe durch die Methode des Tissue Engineerings stellt eine viel versprechende Alternative zu konventionellen Therapieformen dar. Jedoch müssen die bisherigen Kulturbedingungen verbessert werden, um das Differenzierungsverhalten von Zellen optimal steuern zu können. Dabei spielt nicht nur die Wahl eines geeigneten Scaffolds und der zu verwendenden Zellen, sondern auch die des Kultursystems eine entscheidende Rolle. In einem dynamischen Kultursystem zirkuliert Medium und bietet gegenüber einem statischen Kultursystem veränderte Bedingungen bezüglich Nährstoffversorgung und Stimulation durch Flüssigkeitsscherstress. Um die Einflüsse der veränderten Bedingungen zu analysieren, wird in dieser Arbeit ein dynamisches Kultursystem etabliert. Dazu werden Calciumphosphat(CaP)-Scaffolds mit dem 3D Powder Printing System gedruckt und mit Zellen der Osteosarkomzelllinie MG63 oder der Fibroblastenzelllinie L-929 besiedelt. In 17 Versuchsreihen werden die zellbesiedelten Scaffolds bei unterschiedlichen Fließgeschwindigkeiten und über unterschiedliche Kultivierungszeiträume kontinuierlich perfundiert. Anhand der Wachstumsparameter Zellzahl und Zellviabiltät, sowie der Morphologie und räumlichen Verteilung der Zellen werden die Qualitäten der Kultursysteme untersucht und mit statischen Kultursystemen verglichen. Die mit dem 3D Powder Printing System gedruckten Scaffolds erweisen sich als geeignet: Nach 6-tägiger Kultur können unter dem Rasterelektronenmikroskop auf den CaP-Scaffolds eine reichliche Zellbesiedelung mit morphologisch gesunden Zellen, die in das Porensystem hineinwachsen, beobachtet werden. Bei beiden Zelllinien nehmen in beiden Kultursystemen die Wachstumsparameter über einen 6-tägigen Kultivierungszeitraum stetig zu und eine Langzeitkultur über 30 Tage kann in beiden Kultursystemen am Leben erhalten werden. Die kontinuierliche Perfusion in einem dynamischen Kultursystem wirkt sich auf das Zellwachstum günstig aus. Im Vergleich von dynamischen zu statischem Kultursystem über einen 6-tägigen Kultivierungszeitraum wachsen beide Zelllinien im dynamischen Kultursystem besser. Dabei spielt die Fließgeschwindigkeit im dynamischen Kultursystem auf die verbesserte Nährstoffversorgung und Stimulation durch Flüssigkeitsscherstress eine Rolle. Außerdem ist zu beachten, dass der Einfluss der Fließgeschwindigkeit des Mediums auf die einzelnen Scaffolds innerhalb des Kulturcontainers unterschiedlich ist. Dies hängt vom Strömungsprofil im Container ab und macht sich durch eine erhöhte Standardabweichung der Messwerte gegenüber der statischen Kultur bemerkbar. / The replacement of bone tissue by the method of tissue engineering represents a promising alternative to conventional forms of therapy. However, current culture conditions have to be optimized in order to control the differentiation behavior of cells. In this context, the choice of the appropriate scaffolds and cells as well as of a suitable culture system play a crucial role. In contrast to static culture systems, medium circulates in a dynamic culture system which offers changed conditions regarding nutrition and stimulation by fluid induced shear stress. To analyze the effects of changed conditions, a dynamic culture system is established in this work. For this purpose, calcium phosphate (CaP) scaffolds printed by the 3D Powder Printing System were populated with cells of the MG63 osteosarcoma cell line or of the fibroblast cell line L-929. In 17 experiments, the cultured scaffolds were perfused continuously at different flow rates and for different cultivation periods. Based on the growth parameters cell number and cell viability, as well as on the morphology and the spatial distribution of the cells, the qualities of the dynamic culture systems were compared to static culture systems. The scaffolds printed by the 3D Powder Printing System proved to be suitable: After a 6-day culture period, the CaP scaffolds showed an abundant cell colonization with morphologically healthy cells growing into the pore system which was observed under a scanning electron microscope. Using both cell lines in both culture systems, the growth parameters increased continuosly during a 6-day cultivation period and it was possible to keep a long-term culture over 30 days in both culture systems alive. The continuous perfusion in a dynamic culture system has a favorable effect on cell growth. In comparison of dynamic to static culture systems over a 6-day culture period, both cell lines grew better in the dynamic culture system. Here the flow rate in the dynamic culture system plays a major role controlling the improved nutrition and stimulation by fluid induced shear stress. Furthermore, the influence of the flow rate of the medium on the individual scaffolds within the culture container varies for the different scaffold positions. This depends on the flow profile of the container and is indicated by an increased standard deviation of the measured values when compared to the static culture.