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Der Transfer von Chromosom 17 in die menschliche Mammakarzinomzellinie CAL 51 hatte zu einer Reversion des malignen Phänotyps geführt. Aufbauend auf diese Versuche wurde die Genexpression von CAL 51 Zellen versus CAL 17/5 Revertantenzellen mit der "differential display" Methode ana lysiert. Mit dem "differential display" Verfahren konnten 177 differentielle RT-PCR Produkte identifiziert, ausgeschnitten, eluiert und reamplifiziert werden. Ein Vergleich der Sequenzen mit den internationalen Datenbanken ergab: 46% der untersuchten PCR Produkte wiesen keine Homologie zu bekannten Genen auf, 16% zeigten eine hohe Homologie zu EST Sequenzen und cDNA Klonen (unbekannter Gene), 19% eine hohe Homologie zu mitochondrialer DNA und 19% wiesen eine hohe Homologie zu bekannten Genen auf. Die Northern Analyse von 40 ausgewählten Reamplifikaten bestätigte die differentielle Expression in etwa 1/3 der Fälle. Die homologen Gene sind auf unterschiedlichen Chromosomen lokalisiert. Für einige konnte aufgrund ihrer bekannten biologischen Funktionen eine Assoziation mit der Reversion von CAL 51 Zellen vermutet werden. Dazu gehörten u.a. Apolipoprotein J, Sp17 und Profilin. Das Profilingen zeigte eine deutlich erhöhte mRNA- und Proteinexpression in den Revertantenzellen und ist auf Chromosom 17 in der transfizierten Region p13.3 lokalisiert. Profilin ist ein ubiquitäres Protein, das Bindungsstellen für G-Aktin, PIP2 und poly L-Proline besitzt. Die Transfektion von CAL 51 Zellen mit klonierter Profilin cDNA führte bei drei ausgewählten Transfektanten zu einer Suppression des neoplastischen Phänotyps. Die Profilin cDNA Transfektanten zeigten gegenüber den parentalen CAL 51 Zellen und einer Vektortransfektante (ohne Profilin cDNA Insert) ein verlangsamtes Wachstum, eine geringere Koloniebildung in Weichagar, eine differenzierte Strukturbil dung in Matrigel und eine reduzierte Tumorigenität in "nude" Mäusen. Die beobachteten Veränderungen korrelierten zumeist mit der Profilinexpression in den Transfektanten. Eine SSCP- und Sequenzanalyse des Profilingens in CAL 51 Zellen ergab drei Sequenzunterschiede gegenüber der "wildtyp" DNA: Ein homozygoter Basenaustausch in der Promoterregion (A-773G), ein homozygoter Basenaustausch in Exon 3 (C334T) (ohne Aminosäureaustausch) sowie eine heterozygote Deletion in der untranslatierten 3' Region (645delT). Die Bedeutung dieser Sequenzunterschiede ist noch unklar. Mit ersten Northern Analysen von Tumor- und Normalgeweben sowie mehreren Brustkrebszellinien wurde begonnen. Die kleine Anzahl der untersuchten Proben erlaubt noch keine Interpretation der Ergebnisse.

N"alpha"-Acetylierung, eine der häufigsten eukaryontischen Proteinmodifikationen, wird von N-terminalen Acetyltransferasen (NATs) katalysiert. NatA, die bedeutendste NAT in Saccharomyces cerevisiae, besteht aus den Untereinheiten Nat1, Ard1 und Nat5, und ist am silencing, d.h. am Aufbau repressiver Chromatinstrukturen an Telomeren und den Paarungstyp-Loci HML und HMR beteiligt. Die vorliegende Arbeit demonstriert eine Rolle von NatA auch beim rDNA-silencing, und zeigt erstmals, dass die silencing-Faktoren Orc1 und Sir3 funktionell von der N"alpha"-Acetylierung durch NatA abhängen. Orc1, die größte Untereinheit des origin recognition complex (ORC), wurde in vivo durch NatA N"alpha"-acetyliert. Mutationen, die dies verhinderten, bewirkten eine starke telomerische Derepression. NatA wirkte genetisch über die ORC Bindungsstelle des HMR-E-silencers. Die artifizielle Bindung von Orc1 an HMR-E machte HMR-silencing NatA-unabhängig. Auch die synthetische Letalität von nat1"DELTA" orc2-1 Doppelmutanten wies auf eine funktionelle Verbindung zwischen NatA und ORC hin. Als weiteres NatA-Substrat wurde Sir3 identifiziert, dessen zelluläre Lokalisierung von NAT1 abhing. Die schwächeren silencing-Defekte der unacetylierten orc1 sir3 Doppelmutante im Vergleich zu nat1"DELTA" implizierten allerdings, dass noch weitere silencing-Proteine die N"alpha"-Acetylierung für ihre Funktion bedürfen. Weitere Ergebnisse dieser Arbeit belegen eine Funktion N-terminalen 100 Aminosäuren von Orc1 im silencing. Deletionen innerhalb dieses Bereichs erzeugten silencing-Defekte. Das Fehlen von 51 Aminosäuren vom N-Terminus von Orc1 unterbrach die Interaktion mit Sir1, verstärkte aber auch den silencing-Defekt von sir1"DELTA". Dies ergibt ein Model, in dem Orc1 neben Sir1 ein weiteres silencing-Protein rekrutiert, das zu seiner Bindung einen intakten, acetylierten N-Terminus von Orc1 benötigt. Zusammenfassend sprechen die Ergebnisse für eine Rolle der N"alpha"-Acetylierung durch NatA bei der Modellierung der Chromatinstruktur. / N"alpha"-acetylation, one of the most abundant eukaryotic protein modifications, is catalyzed by N-terminal acetyltransferases (NATs). NatA, the major NAT in Saccharomyces cerevisiae, consists of the subunits Nat1, Ard1 and Nat5 and is necessary for the assembly of repressive chromatin structures at the silent mating type loci and telomeres. This thesis shows that NatA also acts in rDNA repression and it provides the first direct evidence for the functional regulation of the silencing factors Orc1 and Sir3 by NatA-dependent N"alpha"-acetylation.Orc1, the large subunit of the origin recognition complex (ORC), was N"alpha"-acetylated in vivo by NatA. Mutations that abrogated this acetylation caused strong telomeric derepression. NatA functioned genetically through the ORC binding site of the HMR-E silencer. Direct tethering of Orc1 to HMR-E circumvented the requirement for NatA in silencing. The synthetic lethality of nat1"DELTA" orc2-1 double mutants further supported a functional link between NatA and ORC.Sir3 was also indentified as a NatA substrate. Its localization to perinuclear foci was NAT1 dependent. Unacetylated sir3 orc1 double mutants did not resemble the nat1"DELTA" silencing phenotype. Thus, we suggest that further silencing components require NatA-dependent N"alpha"-acetylation for their function. We further identified the N-terminal 100 amino acids of Orc1 to be important for silencing, since truncations within this region impaired silencing. The deletion of 51 amino acids from the Orc1 N-terminus interrupted the interaction with Sir1 and also reduced silencing in sir1"DELTA" strains. We thus propose that the silencing function of Orc1 is not restricted to Sir1 recruitment, but also comprises the interaction with another protein. The silencing function of this hypothesized interaction partner may depend on the N"alpha"-acetylation and integrity of the N-terminus of Orc1.In summary, we propose that N"alpha"-acetylation by NatA represents a protein modification that modulates chromatin structure in yeast.

Ein wirksames Immunsystem erfordert das Zusammenspiel von zellulären und humoralen Komponenten, die sich in den frühen Lebensphasen der Organismen entwickeln. Die meisten Zellen, die in die Immunantwort involviert sind, leiten sich aus Stammzellen des Knochenmarks ab. Deshalb wurde bei Organismen ohne Endoskelett - den Invertebraten - keinerlei Fähigkeiten zu Immunreaktionen angenommen. Der Evolutionserfolg der Invertebraten zeigt jedoch, daß sie in der Lage sind, sich pathogenen Keimen und Parasiten erfolgreich zu widersetzen. Markant für viele immunologische Prozesse in Invertebraten ist die äußerst starke Erstreaktion (Humphreys und Reinherz, 1994). Die vorgelegten Untersuchung wurde an einer nicht induzierbaren, sondern natürlichen vorkommenden Erstreaktion (lytischen Aktivität) durchgeführt. Die Analyse des lytischen Prozesses schloß neben der Isolierung und Charakterisierung eines Hämolysins (Eiseniapore) aus Eisenia fetida fetida und eines Eiseniapore-regulierenden Faktors (ERF) - einem hier erstmals nachgewiesenen Hämolysin- Regulator bei Invertebraten - die Aufklärung der Eiseniapore -Membran- Wechselwirkung an Lipidmembranen ein. Hierbei bildeten Leakage-messungen an Liposomen mit unterschiedliche r Lipidzusammensetzung einen experimentellen Schwerpunkt. Diese Messungen ermöglichten zum einen die Identifizierung des Lipidrezeptors Sphingomyelin, der die Bindung Eiseniapores an der Targetmembran vermittelt, und zum anderen geben sie einen Hinweis auf eine spezielle Wechselwirkung von Sphingomyelin mit Cholesterol. Die Einteilung tierischer Toxine erfolgt nach Bernheimer (1996) in einer ersten Grobansprache in Sphingomyelin-inhibierbare und in Thiol-aktivierbare Proteine. Eiseniapore ist das erste beschriebene Toxin, daß sich in diese dichotome Ordnung nicht einteilen läßt, da es durch Thiolgruppen aktiv iert werden kann und außerdem durch Sphingomyelin inhibierbar ist. Trotz der Fähigkeit der unmittelbaren Erkennung ohne vorherigen Kontakt gelten die Immunantworten der meisten Invertebraten als sogenannte 'langsame Immunreaktionen' (Humphreys und Reinherz, 1994). Mit den in dieser Arbeit vorgestellten Leakagemessungen werden zum ersten Mal sehr schnelle Reaktionen bei Anneliden beschrieben. Die Kinetik des Leakagevorgangs folgt einer Reaktion 2. Ordnung, woraus geschlossen werden kann, daß Eis eniapore an einem Punkt des Leakageprozesses als Dime agier t. Die Sekundärstruktur Eiseniapores erfährt während der Membranbindung keine signifikante Änderung: 37% b-sheet, 28% a-helix, 17% b-turn und 18% Zufallsknäuel. Somit gehört Eiseniapore zu den wenigen membranaktiven Toxinen mit einem hohen Anteil an b-sheet Strukturen, einer Gruppe von Proteinen, über die im Gegensatz zu den a-helikalen Proteinen nur sehr wenig Informationen vorliegen (van der Goot et al., 1997). Durch Elektronenmikroskopie und Elektrophorese wurde die eigentliche lytische Struktur an der Targetmembran identifiziert. Es ist eine Proteinpore, bestehend aus sechs Eiseniapore-Monomeren, die einen Tunnel in der Membran bilden, der anderen Porenformern (Komplement) gleicht. Da lytische Proteine für viele Organismen beschrieb en werden konnten, wurde für die Klassifikation der gewonnen en Details untersucht, ob die membrandestabilisieren den Vorgänge jeweils analog oder homolog zu denen anderer lytischer Proteine sind. Für die lytische Aktivität in E. fetida ssp. wurde bisher eine Analogie (funktionsgleiche Struktur) zu lytischen Proteinen des Komplementsystems verneint (Roch et al., 1995). Die vorgelegten Ergebnisse zeigen jedoch, daß es für die Annahme einer Analogie von Eiseniapore mit dem lytischen Komplex des Komplements zahlreiche Anhaltspunkte gibt. Ein Indiz für die immunologis che Verwandtschaft von Eiseniapore mit der Komplementkomponente C9 und des ERF mit dem Komplementregulator Vitronectin ist neben der gezeigten Kreuzreaktionen der Nachweis, daß der ERF neben der Eiseniapore- auch die Komplement-vermittelte Hämolyse inhibiert, wie auch Vitronectin die Eiseniapore- und die Komplement-induzierte Hämolyse unterdrückt. Dies demonstriert erstmals die Funktionsähnlichkeit lytischer Proteine aus den Stämmen Oligochaeta und Mammalia.

Die vorliegende Arbeit befaßt sich mit den Problemen der Taxonomie und Phylogenie sowie der Identifizierung der Familie Arhrodermataceae (Dematophyten). Da die konventionelle Identifizierungsmethode der Dermatophyten bis heute ein Problem darstellt, wurde hier zur Lösung der Fragestellungen die Geasamt-ITS Region (Internal Transcribed Spacer) und das PCR-Fingerprinting verwendet. Zur Analyse der Taxonomie und Phylogenie wurde die Gesamt-ITS-Region von 72 Arthrodermataceae-Isolaten mittels PCR amplifiziert und sequenziert. Ausgehend von den Sequenzdaten wurden phylogentische Stammbäume mittels Parsimonie- und Neigbour-Joining-Analysen generiert. In den beiden Analysen bildeten die Dermatophyten eine monomorphe Gruppe mit Arachniotus ruber und Chysosporium keratinophilum als Außengruppen. Dabei war die Gattung Trichophyton polyphyletisch und die Gattung Microsporum paraphyletisch. Die Vertreter der Gattung Epidermophyton wurden in weit entfernten Gruppen gefunden. Die 6 T. mentagrophytes Varianten bildeten in der Analyse 3 Komplexe, die eine enge Verwandtschaft zu anderen Spezies der Familie Arthrodermataceae zeigten. T. rubrum seine Variante granulare, T. fischeri, T. kanei, T. megninii, T. soudanense und T. violaceum sind so eng miteinander verwandt, daß in der vorliegenden Arbeit vorgeschlagen wurde, sie als Varianten von T. rubrum einzuordnen. Das Gleiche gilt auch für den M. canis-Komplex (M. canis Variante distortum, M. audouinii und seine Varianten, M. equinum, M. ferrugineum und Arthroderma otae). Diese Schlußfolgerungen beruhen auf den Ergebnissen des PCR-Fingerprinting, den Vergleichen der ITS-Sequenzen (Variationsindex) und auf die Ähnlichkeiten der morphologischen bzw. biochemischen Merkmalen der jeweiligen Spezies. Mit PCR-Fingerprinting war es möglich, die Dermatophytenspezies anhand ihrer charakteristischen PCR-Fingerprintingmuster zu identifizieren. Schwierig war die Differenzierung zwischen den Subspezies bzw. zwischen den Anamorphen und ihren Teleomorphen. Diese Methode wurde dann zur Identifizierung von klinischen T. tonsurans in einer Epidemiestudie bei Ringern verwendet. Aus dem variablen Teil der ITS 2-Sequenz wurde eine Sonde (TR20S-Sonde) entwickelt, die für T. rubrum spezifisch war. Die Spezifität der Sonde konnte anhand der Hybridisierung mit der Gesamt-ITS-Region von 50 verschiedenen klinischen T. rubrum-Isolaten, 57 verschiedenen Spezies der Familie Arthrodermataceae und 10 anderen dermatologischen Infektionserregern nachgewiesen werden. / The present work deals with problems of taxonomy and phylogeny as well as with the identification of the family Arhrodermataceae (Dermatophyten). Since conventional methods for the detection of dermatophytes are often difficult, we analysed sequences of the ribosomal internal transcribed spacer (ITS) and data obtained by a PCR fingerprinting method to solve phylogenetic and identification questions. The whole ITS region of 72 Arthrodermataceae isolates was amplified and sequenced. Phylogenetic relationships among these dermatophytes were reconstructed using parsimony and neighbour joining methods which lead both to a highly similar topology for the family Arthrodermataceae. In both phylogenetic pedigrees the species of the family Arthrodermataceae formed a monophyletic group with Arachiotus ruber and Chrysosporum keratinophilum as outgroups. Within the family Arthrodermataceae the genus Trichophyton is polyphyletic and the genus Microsporum paraphyletic. The genus Epidermophyton does not represent a monophyletic group as could be expected from the conventional systematics Based on the comparisons of the ITS sequences(variation index), on the results of PCR fingerprinting, and on similarities of the morphological and biochemical features of the respective species the following conclusions can be drawn: Trichophyton mentagrophytes and its 6 various variants belonged to 3 different complexes. Complex I was closely related to T. tonsurans, complex II to T. schönleinii and complex III to T concentricum and T. verrucosum. rubrum , T. rubrum var. granulare, T. fischeri, T. kanei, T. megninii, T. soudanense and T. violaceum formed a monophyletic group. According to our results these species should be considered as variants of T. rubrum. It has been also suggested that the members of the M. canis complex, M. canis variant distortum, M. audouinii and its variants, M. equinum, M. ferrugineumand Arthroderma otae seem to be rather variants of M. canis than different species. Various dermatophyte species could be identified based on their PCR fingerprinting profiles. In an epidemic study among wrestlers this technique has been successfully employed to identify clinical isolates of T. tonsurans. However, the differentiation between subspecies and between anamorphs and its teleomorphs was not always possible. From the variable part of the ITS2 sequence a probe specific for T. rubrum (TR20S) was developed. The specificity of the probe was proved by the hybridization of this probe to the amplified ITS region of 50 different clinical T. rubrum isolates, 57 strains of different species of the family Arthrodermataceae and 10 other dermatological agents.

Mit der vorliegenden Arbeit ist es gelungen, einen weiteren Schritt zur Aufklärung der visuellen Kaskade beizutragen. Erstmals konnten die Enthalpieänderungen für den G-Protein-Zyklus und dessen Teilreaktionen im Titrationskalorimeter am rekonstituierten System bestimmt werden. Der G-Protein-Zyklus Der Photorezeptor Rhodopsin katalysiert in seinem lichtaktivierten Zustand (R*) die Aktivierung des G-Proteins Transducin (Gt) durch Austausch von GDP gegen GTP in der Nukleotidbindungstasche von Transducin. Durch die intrinsische GTPase des G-Proteins, wird GTP hydrolysiert und Gt kehrt in den inaktiven Zustand zurück. Die Titration von GTP zum Komplex aus lichtaktiviertem Rhodopsin und Transducin (R*G-Komplex) ergab für den gesamten G-Protein-Zyklus eine Reaktionsenthalpie von - 4.6 ± 0.8 kcal pro Mol GTP. Dieses Ergebnis steht im Einklang mit den in der Literatur aufgeführten Werten für die Reaktionsenthalpie der Hydrolyse von ATP zu ADP (- 4.9 kcal/Mol; Gajewski et al., 1986 [22 ]). Die Teilreaktionen des G-Protein-Zyklus Die Teilreaktionen des G-Protein-Zyklus waren nicht direkt durch Titrationsexperimente zugänglich. Durch Variation der Konzentrationen der einzelnen Reaktionspartner konnten jedoch die unterschiedlichen Phasen des Wärmesignals zu Teilschritten des Zyklus zugeordnet und deren Reaktionsenthalpien bestimmt werden. Die R*G-Komplexbildung Der Bindung von R* an GGDP sind mehrere Reaktionen untrennbar überlagert. Die gemessene Enthalpieänderung von + 2.0 kcal/Mol ist die Summe der Wärmeänderungen durch Abgabe des an G[alpha] gebundenen GDP, Bindung von R* an Transducin und die Verschiebung des Gleichgewichtes zwischen den Rhodopsin Intermediaten MI- und MII-Rhodopsin bei dieser Bindung.Die Komplexdissoziation Unter Verwendung von GTP[gamma]S wurde für die Komplexdissoziation eine Enthalpieänderung von - 4.4 kcal/Mol ermittelt. Es ist zu beachten, daß dieser Teilschritt sich aus mehreren Reaktionen zusammensetzt. Dies sind die Bindung des zugegebenen GTPgS an den R*G-Komplex, die Dissoziation von R* und Transducin, die Trennung der Untereinheiten des G-Proteins und die Einstellung des MI-MII-Gleichgewichtes nach Freiwerden des Rhodopsins. Da die Wärmeänderung der genannten Reaktionen nicht separat bestimmt werden konnte, entspricht die im Kalorimeter gemessene Wärme der Summe der Enthalpieänderungen dieser Reaktionen.Die Hydrolysereaktion von GGTP zu GGDP Die Enthalpieänderung durch Hydrolyse des an Transducin gebundenen GTP zu GDP wurde aus der Gesamtwärme des Zyklus zu - 2.2 kcal/Mol errechnet. Die Reaktionsenthalpie des gesamten Zyklus wird nur von der Energieabgabe des GTP bestimmt, dabei wird die Energie des GTP jedoch nicht vollständig bei der Hydrolyse des Transducin-gebundenen GTP zu GDP frei. Die Differenz zwischen der Gesamtenthalpieänderung und der Wärme, die bei Hydrolyse von Gt-gebundenem GTP frei wird, liegt in einer höheren inneren Energie von Transducin in der GTP-bindenden Konformation als im GDP-bindenden Zustand.

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem Einfluss von Formulierungsparametern auf die nasale In-vitro-Verfügbarkeit der Arzneistoffe Oxymetazolinhydrochlorid (OXY), Xylometazolinhydrochlorid (XYLO) und Natriumcromoglicat (DSCG) und untersucht das Permeationsverhalten von ausgewählten Fertigpräparaten und Eigenrezepturen an exzidierter Rindernasenmukosa sowie deren Wechselwirkungen mit einer Mucinmodelldispersion. Der Vergleich der strukturanalogen Sympathomimetika XYLO und OXY gegeneinander und mit dem Antiallergikum DSCG sollte hinsichtlich der Einfluss nehmenden Parameter den Bezug zur molekularen Struktur und den physikalisch-chemischen Eigenschaften der Arzneistoffe ermöglichen. Eine mit DSCG durchgeführte In-vivo-Studie (Kaninchen) sollte klären, inwieweit die In-vitro-Daten und -Einflussparameter mit dem In-vivo-Verhalten korrelieren. Während im Resümee dieser Arbeit für XYLO und OXY Zusammenhänge zwischen ihren physikochemischen Eigenschaften, ihrer In-vitro-Permeabilität und den getesteten Formulierungsparametern aufgezeigt werden konnten, war dies für DSCG nicht möglich und ein Querbezug nicht gegeben. DSCG zeigt aufgrund seiner nachgewiesenen konzentrationsabhängigen Selbstassoziationstendenz substanzspezifisches Verhalten und reagiert sensibel auf eine Variation der Formulierungsparameter. Sowohl an der isolierten Mukosa als auch mit der Mucinmodelldispersion resultierten ausgeprägte Wechselwirkungen. Eine Kombination von DSCG mit dem Polymer Natriumhyaluronat erwies sich dabei als vorteilhaft, da sich die Mukoadhäsivität in vivo bestätigte. Eine entsprechende Formulierung scheint geeignet die Dosierungshäufigkeit von Natriumcromoglicat zu reduzieren und damit die Patientencompliance zu verbessern. Da die nasale Verfügbarkeit eines Pharmakons das Resultat eines komplexen Wechselspiels zwischen dem Wirkstoff, den vielfältigen Faktoren der applizierten Arzneiformulierung und den physiologischen Gegebenheiten ist, sind Verallgemeinerungen der Zusammenhänge schwierig und isolierte Effekte kaum zu erfassen. Die vorliegenden Resultate verdeutlichen jedoch, wie eminent wichtig die separate Betrachtung jedes Wirkstoffpräparates ist. / This thesis presents the formulation parameter's influence on the nasal in vitro availability of the model drugs xylometazoline hydrochlorid (XYLO), oxymetazoline hydrochlorid (OXY) and disodium cromoglycate (DSCG). The nasal availability has been studied using excised nasal bovine mucosa to capture the drug's in vitro permeation behaviour and a mucin model dispersion to determine the drug's interactions with the nasal mucus glycoproteins. The aim of this thesis was to determine the influence of different additionals on the nasal availability using commercial and test preparations of the model drugs. Comparing the results of the sympathomimetic XYLO, its hydroxy derivative OXY and the mast cell stabilizer DSCG with regard to the exerting formulation parameters should facilitate a relation between the drugs' molecular structure and physical-chemical properties. In the case of DSCG a concluding in vivo study on rabbits should clarify if influences established in vitro result in a altered availability in vivo too. Whereas for XYLO and its hydroxy derivative OXY connections between their physicalchemical properties, the in vitro permeation behaviour and the investigated formulation parameters excist but not for DSCG is a link between the three drugs not possible. DSCG possesses a strong substance specific component due to its concentartion dependent selfassoziation which reacts sensitively to altered formulation parameters. DSCG interacts with the isolated absorptive mucosa as well as with mucin modell dispersion in a marked extent. The combination of DSCG with the polymer sodium hyaluronate possesses in vivo an in vitro clear mucoadhesive properties which seem to be suitable to reduce DSCG's application frequency and improve thereby the patients' compliance. A drug's nasal availability results on a complex interplay of its physical-chemical properties, diverse formulation parameters and physiological conditions. Generalizations between the determined connections are difficult and isolated effects are hardly ascertainable. Additionally to the numerous formulation parameters with an impact on a drug's nasal availability it is nessecary to look at every drug formulation separatly.

Zwei Glykosylhydrolasen des acidothermophilen Bakteriums Alicyclobacillus acidocaldarius konnten charakterisiert werden. Die jeweiligen Gene wurden kloniert und sequenziert. Das intrazelluläre Enzym CelA und das extrazelluläre Enzym CelB könnten zusammen eine tragende Rolle im Abbau von beta-1,4-verknüpften Polysacchariden spielen. Ein Gen, welches für eine beta-1,4-Endoglucanase (CelA) kodiert, wurde kloniert und überexpremiert. Das Enzym wurde gereinigt. Das Protein besitzt eine Immunoglobulin-ähnliche Domäne, jedoch keine Cellulosebindedomäne. Zusammen mit den Sequenzähnlichkeiten der katalytischen Domäne zeigen diese Merkmale, daß das Protein zur Familie 9, Untergruppe E1 der Glykosylhydrolasen gehört. CelA zeigte höchste Aktivität gegenüber beta-1,4-Glucanen, besaß jedoch auch Aktivität gegen Haferspelzenxylan. Das Enzym hatte ein pH optimum von 5.5 und ein Temperaturoptimum von 70 °C. Im Protein waren zwei Zink- und zwei Calcium-Ionen gebunden, die wahrscheinlich wichtig für die Temperaturstabilität sind. Gegenüber p-Nitrophenylglykosiden ergab sich ein überraschendes Hydrolysemuster: Höchste Aktivität wurde auf dem Cellobiosidderivat gefunden, eine niedrigere Aktivität fand sich auf dem Cellotetraosederivat, wohingegen keine Aktivität auf den Glucose- und Cellotriosederivaten gemessen wurden. Das Hydrolysemuster führte zu dem Schluß, daß in CelA die Bindung von beta-1,4-Glucanen entweder auf der nicht reduzierenden Seite der -2 Substratunterbindestelle sterisch verhindert wird, oder alternativ zwei starke Substratunterbindestellen -1 und -2 vorhanden sind. Es wurde kein Signalpeptid zur Markierung des Proteins für die Translokation über die Membran gefunden. Zusammen mit der hohen Aktivität gegenüber Oligosacchariden, dem fast neutralen pH Optimum und der Inaktivierung bei niedrigem pH, deutet dies auf eine Rolle des Proteins als cytoplasmatisches Enzym zum Abbau importierter Oligosaccharide hin. Ein zweites Enzym mit Xylanase- und Cellulaseaktivität wurde zunächst aus A. acidocaldarius Kulturen gereinigt. CelB besaß eine molekulare Masse von 100 kDa und konnte nur mit Hilfe von Detergenz von den Zellen abgelöst werden. Klonierung und Sequenzanalyse des entsprechenden Gens ergaben einen offenen Leserahmen, welches für ein Präprotein kodierte, das ein typisches Sec-abhängiges Signalpeptid besaß. Gereinigtes, rekombinantes CelB und eine verkürzte Variante, der die letzten 203 Aminosäuren fehlten, zeigten Enzymaktivitäten, die dem Wildtypprotein ähnlich waren. Ein niedriges pH-Optimum von 4 wurde bestimmt. Auch die Stabilität war bei niedrigem pH hoch, wobei das Enzym nach Inkubation über nacht bei pH 1.5 bis 7 eine Restaktivität von 80 % aufwies. Das Temperaturoptimum betrug 80 °C. Bei dieser Temperatur war das Enzym auch stabil und zeigte nach 1 h 60 % Restaktivität. CelB hatte die Spezifität eines Endoenzyms, jedoch wurden nach längeren Inkubationszeiten Cellobiose und Xylobiose aus Cellulose bzw. Xylan freigesetzt. Das Enzym gehörte zur Familie 51 der Glykosylhydrolasen, aber es war erst der zweite Eintrag dieser Familie mit typischer Endoglucanaseaktivität. CelB hatte höchste Sequenzähnlichkeit mit der zweiten Endoglucanase, EGF aus Fibrobacter succinogenes, wobei diese beiden Proteine eine markante Gruppe im phylogenetischen Baum dieser Familie bildeten. Die Analyse der Aminosäurezusammensetzung der katalytischen Domänen ergab, daß CelB in Übereinstimmung mit der Anpassung an einen niedrigen pH-Wert, weniger geladene Aminosäuren als die neutrophilen Enzyme der gleichen Familie besitzt. Wildtyp-CelB und unverkürztes, rekombinantes CelB waren nur in Anwesenheit von Detergenz löslich. Dagegen war das verkürzte CelB Protein vollständig in Wasser löslich. Daher wird eine Rolle der C-terminalen Region bei der Zellassoziation nahegelegt. Dieser hydrophobe Bereich zeigte lokale Übereinstimmungen der Aminosäuresequenz mit einer hydrophoben Region einer Amylase aus dem gleichen Organismus. / Two glycoside hydrolases from the thermoacidophilic bacterium Alicyclobacillus acidocaldarius were characterized and the corresponding genes cloned and sequenced. Together the intracellular enzyme CelA and the extracellular enzyme CelB may play a major role in the degradation of beta-1,4-linked polysaccharides. A gene encoding a beta-1,4-endoglucanase (CelA) was cloned and the enzyme overexpressed and purified. The protein contained an immunoglobulin-like domain but lacked a cellulose-binding domain. In conjunction with sequence similarities of the catalytic domain these features demonsrated the protein to be a member of glycoside hydrolase family 9, subgroup E1. CelA was most active against substrates containing beta-1,4-linked glucans, but also exhibited activity against oat spelt xylan. It displayed a pH optimum of 5.5 and a temperature optimum of 70 °C. The protein was found to contain one zinc and two calcium ions, likely to be important for temperature stability. It showed a striking pattern of hydrolysis on p-nitrophenyl glycosides, with highest activity on the cellobioside derivative, some on the cellotetraoside derivative and none on the glucoside and trioside derivatives. The hydrolysis patterns led to the conclusion that CelA contained a steric block for beta-1,4-linked glucans on the non reducing side of subsite -2 or, alternatively, two strong binding sites -1 and -2. No signal peptide for transport of CelA across the membrane was detected. This, together with high activity on oligosaccharides, a near neutral pH optimum, and inactivation at low pH, suggests a role for the protein as a cytoplasmic enzyme for the degradation of imported oligosaccharides. A second enzyme with xylanase and cellulase activity was purified from A. acidocaldarius cultures. CelB displayed a molecular mass of 100 kDa and could only be removed from cells with the help of detergent. Cloning and sequence analysis of the corresponding gene revealed an ORF encoding a preprotein with a typical sec-dependent signal peptide. Purified recombinant CelB and a truncated varient lacking the C-terminal 203 amino acid residues displayed enzymatic properties similar to the wild-type protein. A low pH optimum of 4 was found. Stability was also high at low pH, the enzyme retaining 80 % of activity after incubation over night from pH 1.5 to 7. The temperature optimum was 80 °C, a temperature at which the enzyme was also stable, showing 60 % residual activity after 1 h. CelB displayed an endo mode of action, but release of cellobiose and xylobiose from cellulose and xylan, respectively, was observed after prelonged periods of incubation. CelB belonged to glycoside hydrolase family 51, but it was only the second entry in this family with activity typical of an endoglucanase. Highest sequence similarity was found towards the other endoglucanase, EGF from Fibrobacter succinogenes, the two forming a distinct group in the phylogenetic tree of this family. Analysis of the amino acid composition of the catalytic domains demonstrated that CelB contains fewer charged amino acids than its neutrophilic counterparts, which is in line with adaptation to low pH. Wild-type and full-length recombinant CelB were soluble only in detergent. In contrast, truncated CelB was completely water soluble, suggesting a role of the C-terminal region in cell association. This C-terminal hydrophobic region displayed local sequence similarities to a hydrophobic region of an amylase from the same organism.