Mit dem Leitfaden soll ein Überblick über gesetzliche Bestimmungen zur Gentechnik bei der Errichtung und dem Betrieb gentechnischer Anlagen gegeben werden. Im Fokus stehen dabei die dafür erforderliche Durchführung von Anzeige-, Anmelde- und Genehmigungsverfahren nach dem Gentechnikgesetz. Besonders Projektleitern und Projektleiterinnen sowie den Beauftragten für Biologische Sicherheit und allen, die es werden wollen, soll der Leitfaden als Hilfestellung dienen. Es werden darin häufig gestellte Fragen aufgegriffen. Redaktionsschluss: 01.10.2021

In den ersten Lebenswochen kommt es bei Frühgeborenen zu einem Anstieg des Energieumsatzes, der oft mit der Steigerung der Nahrungszufuhr begründet wird. Jedoch findet bei allen Neugeborenen in den ersten Lebensstunden eine Stoffwechselsteigerung statt, die der Anpassung an das geringe Körpergewicht (mit dem entsprechend großen Oberfläche:Volumen-Verhältnis) dient und u.a. der Thermoregulation zugute kommt. Daher stellt sich die Frage, inwieweit der postnatale Energieumsatzanstieg bei Frühgeborenen als endogene Umstellung des Stoffwechsels (biologische Konstante) oder als Ausdruck der exogenen Energiezufuhr (alimentäre Variable) zu werten ist. Zur Klärung dieser Frage wurden in 52 indirekt-kalorimetrischen Messungen (Datex Deltatrac Metabolic Monitor) an 26 FG der 28.-35. Schwangerschaftswoche (Geburtsgewichte 1070-2350g) der Sauerstoffverbrauch und die Kohlendioxidproduktion unter möglichst einheitlichen Messbedingungen gemessen. Nach Berechnung des Energieumsatzes wurden die Daten in Relation zu Ernährung und Wachstum ausgewertet und mit historischen Daten verglichen, um den Einfluss konstanter (biologischer) und variabler (alimentärer) Faktoren zu differenzieren. Von den ersten Lebenstagen über die zweite und dritte Lebenswoche bis zum Alter >21d ergab sich ein Anstieg des Energieumsatzes von 39,3 ± 2,9 über 58,0 ± 7,2 und 61,3 ± 4,1 auf 67,0 ± 8,2 kcal/kg•d, dem eine Steigerung der Energiezufuhr von 69,9 ± 12,0 über 99,0 ± 14,4 und 114,7 ± 12,9 auf 127,3 ± 12,2 kcal/kg•d gegenüberstand. Die vergleichende Auswertung der Daten lässt eine Einteilung in drei Phasen zu: In einer initialen Phase kommt es – noch ohne Gewichtszuwachs – zu einem weitgehend konstanten und somit vermutlich biologisch determinierten Anstieg des Energieumsatzes auf ein der Körpergröße entsprechendes Niveau. Am Ende bildet sich ein Stoffwechsel“plateau“ aus, auf dem eine den intrauterinen Verhältnissen vergleichbare Wachstumsrate erreicht ist und auch eine noch höhere Energiezufuhr nicht zu einem weiteren Anstieg des „strukturbildenden“ Energieumsatzes führt. Dazwischen liegt eine variable Übergangsphase, in der sowohl der Energieumsatz als auch die Wachstumsrate mit der Energieaufnahme korrelieren, und in der sich auch die historischen Fortschritte in der Frühgeborenenernährung im Sinne eines zügigeren Energieumsatzanstiegs und Wachstumsfortschritts widerspiegeln. Somit scheinen im postnatalen Energieumsatzanstieg bei FG biologische und alimentäre Faktoren gleitend ineinander überzugehen. / In the first weeks of life the increase of energy expenditure in the preterm infant is often seen as the consecution of an increase of food supply. However, with all newborn children in the first life hours an increase of the metabolic rate takes place, which is seen as an adaptation to the low body weight (in contrast to a big surface "Kleiber-Rule") and is among other things of benefit for the thermo regularisation. Hence, the question positions itself, to what extent the postnatal increase of energy expenditure has to be seen as an endogenous conversion of the metabolism (biological constant) or as an expression of the exogenous energy supply (alimentary variables). 52 indirect kalorimetric measurements (Datex Deltatrac Metabolic monitor) in 26 preterm infants were performed (GA 28.-35. weeks, birth weights 1070-2350g). According to calculation of the energy expenditure the data were evaluated in relation to food and growth and were compared to historical data to differentiate the influence of more consistently (biological) and more variably (alimentary) factors. From the first life days about the second and third life week up to the age> 21d an increase of energy expenditure of 39.3 ± 2.9 over 58.0 ± 7.2 and 61.3 ± 4.1 to 67.0 ± 8.2 kcal / kg d was calculated in regard to an increase of the energy supply of 69.9 ± 12.0 to 99.0 ± 14.4 and 114.7 ± 12.9 to 127.3 ± 12.2 kcal / kg d. The comparative evaluation of the data admits a division in three phases: In an initial phase it comes – still without weight increase – to a widely steady and therefore presumably biologically determined increase of the energy expenditure to a level corresponding to the body size (body surface area). At the end a steady state is reached with a growth rate comparable to the intrauterine relations. At this point the energy expenditure of the infant can no longer be increased by higher energy supply. In between lies a variable transitional phase in which the energy turnover as well as the growth rate with the energy admission correlate. In this stadium the historical progress in premature nutrition is reflected by an earlier increase of energy expenditure and weight gain. Therefore biological and alimentary factors both seem to play an important role in the postnatal increase of energy expenditure one factor following the other.

Das Ziel der vorliegenden Dissertation war die Entwicklung neuartige Ansätze zur Identifizierung von biologisch aktiven Wirkstoffen, die in die Metamorphose von holometabolen Insekten eingreifen. Hexamerine und Neuropeptide besitzen sehr unterschiedliche Funktionen. Während Neuropeptide zusammen mit anderen Gewebshormonen auf einer übergeordneten regulatorischen Ebene wirken, sind Hexamerine als Speicher- und Verteidigungsproteine ein Endglied dieser hormonellen Regulationskaskade. In der vorliegenden Arbeit wurden zwei Fragestellungen bearbeitet: 1) Im ersten Projekt sollten allatotrope Substanzen im Gehirn der großen Wachsmotte Galleria mellonella durch Screening einer Expressionsbibliothek mit polyklonalen Antiseren identifiziert werden. Dabei wurde das Neuropeptid Corazonin identifiziert. Die vollständige Corazonin-mRNA wurde kloniert und sequenziert. Das Expressionsmuster der Corazonin-mRNA und des Peptids wurde mittels Northern-Analyse und in-situ-Hybridisierung charakterisiert. Corazonin wird in vier Zellpaaren, die zu den lateralen neurosekretorischen Zellen gehören, exprimiert. Die Axone dieser Zellen verlaufen ipsilateral zu den Nervi corpori cardiaci I+II, feine Fasern verzweigen sich in die am Ösophagus angrenzende Hirnregion hinein. Corazonin wird offensichtlich an den Axon- Endigungen in den Corpora cardiaca in die Hämolymphe freigesetzt. Einige feine Fasern enden in den Corpora allata bzw. am Vorderdarm. Der Nachweis, dass Corazonin tatsächlich eine allatotrope Wirkung hat, konnte nicht erbracht werden. 2) Die Protein/Protein-Interaktion zwischen Hexamerinen und dem Hexamerinrezeptor der Schmeißfliege Calliphora vicina wurde durch Two-Hybrid-Experimenten analysiert. Durch Interaktionstest mit trunkierten Proteinfragmenten wurden die Bindungsdomänen beider Proteine kartiert. Als rezeptorbindende Domäne des Arylphorins wurde ein 49 AS großes Peptid in der Domäne-3 des Arylphorin- Monomers identifiziert. Die Ligandenbindungsdomäne des Hexamerinrezeptors wurde in den ersten 24 AS des N-Terminus kartiert. Ausgehend von diesen Ergebnissen wurde ein HTS-Protokoll entwickelt, das zur Identifizierung von Substanzen verwendet werden kann, welche die Bindung dieser beiden Proteine beeinflussen. Eine Two-Hybrid-Bibliothek wurde ausgehend von 7dL-Fettkörper-RNA konstruiert und mit "Hexamerinrezeptor-Ködern" gescreent. Dabei wurden zwei neue Interaktionspartner des Hexamerinrezeptors gefunden und genauer charakterisiert. Der erste identifizierte Interaktionspartner - d-AP-3 - ist Teil eines Adaptin- Komplexes, der als Adapter zwischen membranständigen Rezeptoren und Clathrin oder ähnlichen Proteinen an der rezeptorvermittelten Endozytose beteiligt ist. Die Adaptin-Interaktionsdomäne liegt innerhalb des ABP64-Spaltprodukts des Hexamerinrezeptors. Die Funktion des zweiten Interaktionspartners - AFP - ist unbekannt. AFP wird im anterioren Teil des Fettkörpers und in Hämozyten exprimiert. Die Interaktion zwischen dem Hexamerinrezeptor und AFP ist demnach auf diesen Teil des Fettkörpers beschränkt. Die mit AFP interagierende Domäne des Hexamerinrezeptors liegt innerhalb des P30-Spaltprodukts. / The goal of this project was to develop innovative approaches to identify biologically active substances which interfere with the metamorphosis of holometabolous insects. Hexamerins and neuropeptides clearly have different functions. While neuropeptides are involved in initial regulatory steps hexamerins have important functions as storage and defense proteins during the final steps of the regulatory cascade. Two projects are part of this dissertation: 1) The aim of the first project was the identification of allatotropic substances in the brain of the greater waxmoth Galleria mellonella by means of screening an expression-library with polyclonal antisera. This approach led to the identification the neuropeptide corazonin. The corazonin-mRNA was cloned and sequenced. The expression profile of the mRNA and the peptide was examined with northern-blotting and in-situ-hybridization. Corazonin is produced in four neurosecretory cells localized laterally in each brain hemisphere. Axons of these cells follow the ipsilateral tract to the nervi corpori cardiaci I+II, finer fibers seem to terminate in the brain region adjacent to the oesophagus. Corazonin seems to be released in axon terminals within the corpora cardiaca. Axon endings are even regularly seen in the foregut wall and in the corpora allata. However it could not be established that corazonin in fact is an allatotropic substance. 2) The protein/protein-interaction between hexamerins and the hexamerin-receptor of the blowfly Calliphora vicina was analysed using the yeast-two-hybrid- system. By interaction tests with truncated protein fragments the binding domains of both proteins were mapped. The receptor binding domain of arylphorin was located within a peptide of 49 aa in domain-3 of the arylphorin monomer. The ligand binding domain of the hexamerin-receptor was mapped within the first 24 aa of the N-terminus. Proceeding from this results a protocol for a high-throughput-screening was developed which can be used to identify substances that interfere with the binding of these two proteins. A two-hybrid-library was constructed from 7dL-fat body RNA and screened with a hexamerin-receptor-bait. Two novel interactors of the hexamerin-receptor were identified and characterized within this project. The first identified interactor - d-AP-3 - is part of an adaptin complex which serves as an adapter between membrane-bound receptors and clathrin or related proteins and is part of the receptor-mediated endocytosis process. The adaptin-interacting domain lies within the ABP64 cleavage product of the receptor. The function of the second interactor - AFP - is unknown. AFP is produced specifically in the anterior part of the fat body and in hemocytes. Hence the interaction between the hexamerin-receptor and AFP is limited to this part of the fat body. The AFP-interacting domain is located within the P30 cleavage product of the hexamerin-receptor.

Der Bericht beschreibt verschiedene innovative Möglichkeiten der Naturschutzförderung, die im Rahmen eines Projektes erarbeitet und erprobt wurden. Dazu gehören die Einführung einer ergebnisorientierten Honorierung von Naturschutzmaßnahmen und die naturschutzgerechte Flächennutzung nach flexiblen Terminen. Weiterhin werden Fördermöglichkeiten für elf landesweit bedeutsame Arten exemplarisch dargestellt. Die Maßnahmen wurden in Praxisbetrieben erprobt, zusätzlich erfolgte eine Akzeptanzbefragung der Landnutzer zu allen entwickelten Förderansätzen. Insbesondere die Honorierung artenreichen Grünlandes lässt eine große Akzeptanz seitens der Landnutzer erwarten und stellt einen erfolgversprechenden Weg innerhalb der zukünftigen Naturschutzförderung in Sachsen dar

Understanding the molecular basis of protein function is a challenging task that lays the foundation for the pharmacological intervention in many diseases originating in altered structural states of the involved proteins. Dissecting a complex functional machinery into modules is a promising approach to protein function. The motivation for this work was to identify minimal requirements for “local” switching processes in the function of multidomain proteins that can adopt a variety of structural substates of different biological activity or representing intermediates of a complex reaction path. For example, modular switches are involved in signal transduction, where receptors respond to ligand-activation by specific conformational changes that are allosterically transmitted to “effector recognition sites” distant from the actual ligand-binding site. Heptahelical receptors have attracted particular attention due to their ubiquitous role in a large variety of pharmacologically relevant processes. Although constituting switches in their own right, it has become clear through mutagenesis and functional studies that receptors exhibit substates of partial active/inactive structure that can explain biological phenotypes of different levels of activity. Here, the notion that microdomains undergo individual switching processes that are integrated in the overall response of structurally regulated proteins is addressed by studies on the molecular basis of proton-dependent (chemical) and force-dependent (mechanical) conformational transitions. A combination of peptide synthesis, biochemical analysis, and secondary structure sensitive spectroscopy (Infrared, Circular dichroism, Fluorescence) was used to prove the switching capability of putative functional modules derived from three selected proteins, in which conformational transitions determine their function in transmembrane signaling (rhodopsin), transmembrane transport (bacteriorhodopsin) and chemical force generation (kinesin-1). The data are then related to the phenotypes of the corresponding full length-systems. In the first two systems the chemical potential of protons is crucial in linking proton exchange reactions to transmembrane protein conformation. This work addresses the hypothesized involvement of lipid protein interactions in this linkage (1). It is shown here that the lipidic phase is a key player in coupling proton uptake at a highly conserved carboxylic acid (DRY motif located at the C-terminus of helix 3) to conformation during activation of class-1 G protein coupled receptors (GPCRs) independently from ligand protein interactions and interhelical contacts. The data rationalize how evolutionary diversity underlying ligand-specifity can be reconciled with the conservation of a cytosolic ‘proton switch’, that is adapted to the general physical constraints of a lipidic bilayer described here for the prototypical class-1 GPCR rhodopsin (2). Whereas the exact sequence of modular switching events is of minor importance for rhodopsin as long as the final overall active conformation is reached, the related heptahelical light-transducing proton pump bacteriorhodopsin (bR), requires the precise relative timing in coupling protonation events to conformationtional switching at the cytosolic, transmembrane, and extracellular domains to guarantee vectorial proton transport. This study has focused on the cytosolic proton uptake site of this retinal protein whose proton exchange reactions at the cytosolic halfchannel resemble that of rhodopsin. It was a prime task in this work to monitor in real time the allosteric coupling between different protein regions. A novel powerful method based on the correlation of simultaneously recorded infrared absorption and fluorescence emission changes during bR function was established here (3), to study the switching kinetics in the cytosolic proton uptake domain relative to internal proton transfer reactions at the retinal and its counter ion. Using an uptake-impaired bR mutant the data proves the modular nature of domain couplings and shows that the energy barrier of the conformational transition in the cytosolic half but not its detailed structure is under the control of proton transfer reactions at the retinal Schiff base and its counter ion Asp85 (4). Despite the different functions of the two studied retinal proteins, the protonation is coupled to local switching mechanisms studied here at two levels of complexity, [a] a single carboxylic acid side chain acting as a lipid-dependent proton switch [b] a full-length system, where concerted modular regions orchestrate the functional coupling of proton translocation reactions. Switching on the level of an individual amino acid is shown to rely on localizable chemical properties (charge state, hydrophobicity, rotamer state). In contrast, switching processes involving longer stretches of amino acids are less understood, less generalizable, and can constitute switches of mechanical, rather than chemical nature. This applies particularly to molecular motors, where local structural switching processes are directly involved in force generation. A controversy exists with respect to the structural requirements for the cooperation of many molecular motors attached to a single cargo. The mechanical properties of the Hinge 1 domain of kinesin-1 linking the “neck” and motor domain to the “tail” were addressed here to complement single molecule data on torsional flexibility with secondary structure analysis and thermal stability of peptides derived from Hinge 1 (5). It is shown that the Hinge 1 exhibits an unexpected helix-forming propensity that resists thermal forces but unfolds under load. The data resolve the paradox that the hinge is required for motor cooperation, whereas it is dispensable for single motor processivity, clearly emphasizing the modular function of the holoprotein. However, the secondary-structural data reveal the functional importance of providing high compliance by force-dependent unfolding, i.e. in a fundamentally different way than disordered domains that are flexible but yet do not support cooperativity.

Die vorliegende Arbeit befaßt sich mit der anaeroben Entfärbung und aeroben Reinigung von Textilabwasser durch biologische Verfahren. Dazu wurde über mehrere Jahre eine Versuchskläranlage im Pilotmaßstab betrieben und die dabei gewonnenen Erkenntnisse in einer Betriebskläranlage umgesetzt. Die Pilotanlage bestand aus einer anaeroben Vorlage und einem Reaktor, der nach dem SBR-Verfahren (sequentielles biologisches Reinigungsverfahren) betrieben wurde. Das Reaktorvolumen beider Behälter betrug 1 m³. Mit dieser Anlage wurden in der Anaerobstufe farbige Abwässer und gezielt verschiedene Farbmittel entfärbt und in der anschließenden aeroben Belebung die organischen Belastungen und andere Verschmutzungen bis auf die vom Gesetzgeber geforderten Grenzwerte reduziert. Die Versuche ergaben, daß es unter anaeroben Bedingungen möglich ist, auch aerob nicht eliminierbare Färbemittel abzubauen und damit das Gesamtabwasser zu entfärben. Für die Versuche kamen nur „reale“ Abwässer zum Einsatz. Durch die umfangreichen Untersuchungen und Anpassungen an der Versuchskläranlage konnte das Verfahren für die Textilveredlung Erzgebirge technisch so weiterentwickelt werden, daß solide Bemessungsgrundlagen für die großtechnische Realisierung in Form einer Betriebskläranlage vorlagen. Das Reaktorvolumen der beiden parallel geschalteten SBR-Behälter beträgt jeweils 1200 m³. Neben der umfassenden Darstellung und Auswertung der Forschungsergebnisse und Praxiserfahrungen an der Pilotanlage in zahlreichen Abbildungen und Tabellen ist auch die Dokumentation des mehrjährigen Betriebs der Großanlage Gegenstand dieser Arbeit. Am Gesamtabwasserstrom eines Textilveredlungsbetriebes konnte die Eignung einer Kombination aus anaerober biologischer Entfärbung und aerober biologischer Reinigung nachgewiesen werden.

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Objectives: To verify the necessity for special surgical techniques or clips for fixation of the electrode cable of a cochlea implant against dislocation, and to test the stability of postoperative biologic cicatrization as the sole and solid anchoring of the cable. Material: Temporal bone experiments with a simulated connective tissue sheath around conventional (Med El Combi 40+) and prototype (profiled surface) electrode cables. Results and Conclusions: The electrode cable is anchored securely in a sheath of scar tissue, since unphysiologic loads are needed for pulling it out of its anchorage. The drag during one extraction trial with a profiled cable even resulted in the rupture of the cable. These results confirm our confidence in this biologic fixation of the electrode cable inside its postoperative cicatric tissue sheath. More than 80 cochlea implantations with the electrode simply imbedded in a drop of fibrin glue in the posterior tympanotomy never demonstrated a shift of the electrodes in the last 8 years. Therefore, special fixation of the electrode cable with clips or surgical techniques is not necessary. / Fragestellung: Muss das Elektrodenkabel eines Kochlearimplantats durch spezielle operative Techniken oder Halterungen gegen ein Herausrutschen aus der Kochlea gesichert werden, oder genügt die Einscheidung in dem postoperativ sich ausbildenden Narbengewebe für eine ausreichend stabile Fixierung? Material: Felsenbeinexperimente mit einer Simulation der narbigen Einbettung konventioneller und modifizierter (geriffelter Oberfläche) Elektrodenkabel eines Kochlearimplantats (Med El Combi 40+). Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Ein Herausziehen eines in simuliertem Narbengewebe eingescheideten Elektrodenkabels gelang erst bei erheblichen, unphysiologischen Kräften; eine Rifflung der Oberfläche des Silikonkabels erhöhte den Reibungswiderstand über die Reissfestigkeit des Kabels. Das Vertrauen in die biologische Fixierung des Elektrodenkabels durch die Verankerung im Narbengewebe ist somit gerechtfertigt, und wird auch durch unsere klinische Erfahrung bestätigt: in über 80 Operationen, bei denen das Kabel des Kochlearimplantats nur durch Einbettung in Fibrinkleber am Rahmen der posterioren Tympanotomie gesichert worden war, liess sich in den letzten 8 Jahren in keinem Fall eine Elektrodenverlagerung nachweisen. Eine gezielte Fixation des Elektrodenkabels durch künstliche Halterungen oder spezielle OP-Techniken erscheint somit nicht erforderlich. / Problématique: Afin d’éviter tout glissement de l’électrode de l’implant cochléaire, est-il préférable d’en assurer la fixation par une technique opératoire particulière ou bien est-il suffisant de gainer l’électrode dans les tissus cicatriciels qui se forment après l’opération? Méthode: Nous avons procédé à des expériences sur le rocher en simulant une inclusion cicatricielle d’un câble-électrode classique (Med El Combi 40+), d’une part, et modifié (surface cannelée), d’autre part. Résultats et conclusion: Une force dépassant les réalités physiologiques a été nécessaire pour retirer le câble-électrode gainé dans les tissus cicatriciels simulés. Le câble avec la surface cannelée s’avérait encore plus résistant: il déchirait même lorsqu’on a essayé de le retirer. Ceci vient donc conforter la confiance que nous avons dans la fixation biologique, c’est-à-dire dans l’ancrage de l’électrode dans les tissus cicatriciels. Une confiance qui est d’ailleurs confirmée par les expériences que nous avons pu faire dans notre clinique. Ainsi, en 8 ans, sur 80 opérations, au cours desquelles le câble de l’implant a été fixé en étant simplement placé dans de la fibrine, dans le cadre d’une tympanotomie postérieure, aucun déplacement de l’électrode n’a été constaté. Par conséquent, il ne s’avère pas nécessaire d’avoir recours à une fixation artificielle ou à une technique opératoire particulière pour assurer le bon maintien de l’électrode / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

Zugl.: Düsseldorf, Univ., Diss., 2005

Univ., Diplomarb., 2004--Kassel