Les neurones dopaminergiques (DA) mésencéphaliques jouent un rôle prépondérant dans de nombreuses fonctions cérébrales telles que la motivation, mais ils sont également impliques dans l’émergence de pathologies telles que la maladie de Parkinson et l’addiction aux drogues. Ces processus ayant en commun de modifier l’activité de décharge des neurones DA mésencéphaliques, il est d’une importance primordiale de comprendre les mécanismes sous-tendant cette activité. Parmi les différents canaux ioniques et récepteurs impliques dans la génération de l’activité de décharge des neurones DA, les récepteurs au glutamate de type N-Methyl-D-Aspartate (NMDAR) et les canaux potassiques calcium-dépendants SK régulent fortement le patron de décharge, et interagissent fonctionnellement dans divers types neuronaux incluant les neurones DA. Cependant, les mécanismes mis en jeu dans cette régulation restent méconnus. Le couplage fonctionnel des NMDAR et des canaux SK dépendant notamment de leur distribution membranaire relative, nous avons émis l’hypothèse que la diffusion latérale des NMDAR, processus qui régule la localisation de surface du récepteur, pouvait jouer un rôle dans le patron de décharge des neurones DA via la modulation de la fonction des canaux SK. Nous avons tout d’abord montre que les NMDAR membranaires étaient mobiles dans les neurones DA en culture. L’altération de leur trafic de surface par immobilisation avec des anticorps anti-NMDAR modifie profondément la régularité du patron de décharge des neurones DA issus de tranches aigües de mésencéphale, alors que le blocage pharmacologique des NMDAR est sans effet. De plus, j’ai mis en évidence qu’un bloqueur des canaux SK, l’apamine, qui induit un changement similaire de la regularite du patron de décharge en condition contrôle, etait moins efficace lorsque la mobilité latérale des NMDAR etait alteree. Ainsi, ces résultats démontrent que la dynamique de surface des NMDAR module le patron de décharge des neurones DA en régulant la fonction des canaux SK. / Midbrain dopaminergic (DA) neurons play several key functions in the brain such as the processing of salient information but are also associated with the emergence of pathologies including Parkinson’s disease and drug addiction. Because these processes have in common to modify the firing activity of midbrain DA neurons, it is of crucial importance to understand the mechanisms underlying this activity. Among the various ions channels and receptors involved in the generation of the firing activity of midbrain DA neurons, glutamate N-methyl-D-aspartate receptors (NMDAR) and calciumdependent potassium SK channels strongly modulate the firing pattern and functionally interact in several neuronal types including DA neurons. However, the mechanisms by which they regulate the firing pattern are poorly understood. Since the functional coupling between NMDAR and SK channels depends on their relative membrane distribution, we hypothesized that the lateral diffusion of NMDAR, which regulates the surface localization of the receptor, could play a role in the firing pattern of midbrain DA neurons through the modulation of SK channel function. We showed first that membrane NMDAR was highly mobile in cultured DA neurons. Alteration of its surface trafficking by a crosslink with NMDAR antibodies profoundly modified the regularity of the firing pattern of DA neurons in midbrain slices, whereas pharmacological blockade of NMDAR did not affect it. Furthermore, a SK channel blocker, which induces a similar change in the firing regularity in control conditions, was less effective when NMDAR surface trafficking was altered. Taken together, these results demonstrate that NMDAR surface dynamics modulate the firing pattern of midbrain DA neurons by regulating SK channel function.

Cette étude vise à mieux comprendre les mécanismes physiques à l'origine des propriétés mécaniques et des propriétés ultimes des caoutchoucs renforcés. Des échantillons de caoutchouc naturel dans lequel sont dispersés des agrégats de Silice précipitée ou de Noir de Carbone et vulcanisés au Soufre ont étés mis en oeuvre. Les principaux paramètres étudiés sont la densité de réticulation et l'interface charge-caoutchouc modifiée au moyen de différents traitements de surface de silice. L'impact des charges et du type d'interface sur les propriétés mécaniques dans le domaine des faibles déformations (effet Payne) et des grandes déformations est présenté. Le phénomène de cristallisation sous étirement dans le caoutchouc naturel est étudié par diffraction des rayons X in-situ au cours d'essais de traction quasi-statiques ou d'essais dynamiques couplés à un système d'acquisition stroboscopique. Nous montrons une corrélation des mesures du module, du degré de gonflement à l'équilibre, de l'orientation des chaînes mesurée par diffusion de rayons X et de la densité de réticulation mesurée par RMN dans le caoutchouc naturel non chargé. Dans le caoutchouc naturel renforcé, les corrélations établies à l'aide de ces mêmes mesures permettent de préciser les mécanismes de renforcement aux faibles et aux grandes déformations. Enfin, la résistance à la déchirure est évaluée en géométrie cisaillement pur sur les matériaux non-renforcés et renforcés. Les effets du type d'interface, de la densité de réticulation et de la vitesse d'essai sur la résistance à la déchirure sont présentés. Nous discutons également les profils de déformation locale obtenus par corrélation d'image / This study aims at better understanding the physical mechanisms responsible for the mechanical and ultimate properties in reinforced rubber materials. Sulfur vulcanized samples made of a Natural Rubber matrix in which aggregates of precipitated Silica or Carbon Black are dispersed have been manufactured. The main control parameters are the crosslink density and the filler/rubber interactions through different silica surface treatments. The effect of fillers and interface type on the mechanical properties in the small strain regime (Payne effect) and large strain regime is presented. X-ray diffraction experiments have been performed to study the phenomenon of strain-induced crystallization (SIC) both during quasi-static tensile tests and dynamical tests coupled to a stroboscopic acquisition device. Mechanical measurements have proved to correlate fairly well to the crosslink density measured by NMR, to equilibrium swelling degree and to the average chain segment orientation measured by X-ray scattering in unfilled natural rubber in agreement with the rubber elasticity theory. In reinforced materials, the correlation of those different measurements of local chain stretching give new insights on the reinforcement mechanisms at small and large strain. Tear experiments have been performed on Pure Shear pre-notched unfilled and filled samples. The influence of interface type, crosslink density and test drawing speed on tear resistance are presented. Local strain profiles obtained from digital image correlation and the crystallized fraction profiles from in-situ X-ray diffraction are also discussed

Les facteurs endogènes et exogènes induisent diverses modifications chimiques et structurales dans l’ADN cellulaire et sont à l’origine de nombreuses erreurs lors de la réplication et de la division cellulaire. Elles sont souvent à l’origine de cancers et de maladies chroniques liées à l’âge. Les agents alkylants induisent des lésions complexes de l’ADN. Ils sont utilisés comme des outils efficaces dans les traitements par chimiothérapies. Les deux caractéristiques majeures des lésions complexes de l’ADN sont d’une part l’encombrement et d’autre part la présence de plus d’une modification dans un tour d’hélice. Les données biochimiques et génétiques montrent que l’élimination des dommages complexes de l’ADN nécessitent plusieurs voies de réparation distinctes. Les caractéristiques cliniques des maladies héréditaires caractérisées par des désordres de réparation de l’ADN, comme l’anémie de Fanconi et le syndrome de Cockayne, visent la nature complexe des lésions oxydatives endogène incluant les adduits encombrants et les pontages interbrins (PIBs). D’autre part, les effets biologiques sévères des agents ionisants, des traitements de chimiothérapie et des cancérigènes environnementaux sont impliqués dans la formation de cassures double brins, des PIBs et des adduits encombrants. Bien que ces derniers représentent une faible proportion des dommages de l’ADN induit par stress oxydatif et les agents chimiques dans les cellules, ils sont extrêmement cytotoxiques s’ils ne sont pas réparés. Par exemple, les cellules cancéreuses sont très sensibles aux PIBs et aux cassures double brins. Alors que la consommation de produits contenant de l’acide aristolochique (AA), qui génère des adduits encombrants dans l’ADN cellulaire, peut être à l’origine de neuropathies et a été associé à une cancérogénèse plus élevée que la fumée de cigarette. L’objectif majeur de ce projet est l’étude de la réparation des lésions complexes de l’ADN et leur implication dans le développement des cancers et leur thérapie. Dans cette présente étude, nous nous sommes intéressés aux mécanismes moléculaires de la réparation des PIBs et des adduits encombrants de l’ADN et leurs possibles rôles dans la chimio- et radiorésistance acquise. De plus, nous avons étudié le mécanisme moléculaire impliqué dans la mutagénèse induite par la réparation aberrante des adduits encombrants initiée par des ADN glycosylases de la voie BER dans des cellules bactériennes et de mammifères. Durant les trois années de thèse, (i) j’ai construit et caractérisé différents substrats d’ADN contenant diverses bases oxydées, des PIBs induits par le psoralène, des adduits encombrants aristolactame et des photoproduits issus des UV, (ii) j’ai purifié divers ADN glycosylases recombinantes (TDG, MBD4, NEIL1 et NEIL3), (iii) j’ai reconstruit in vitro la réparation des lésions de l’ADN et (iv) j’ai également étudié les interactions protéine-protéine et les modifications post-traductionnelles des protéines impliquées dans la réparation des PIBs générés par le cisplatine initiée par les ADN glycosylases NEIL1 et NEIL3. En combinant les différentes approches développées dans notre laboratoire, nous avons identifié et caractérisé des voies de réparation alternatives impliquées dans l’élimination des dommages complexes de l’ADN. Les résultats obtenus dans ce travail permettraient de comprendre la mécanistique du développement de certains cancers et à identifier les facteurs associés à la chimio- radiorésistance des cellules cancéreuses et par conséquent contribuer au développement de nouvelles préventions de stratégies thérapeutiques. / Endogenous and exogenous mutagenic factors induce variety of chemical and structural modifications in cellular DNA that are at the origin of errors that occur during DNA replication and cell division and often give rise to cancer and other age-related chronic diseases. Importantly, alkylating agents which induce complex DNA lesions are used as a powerful tool for anti-cancer chemotherapy. Two most important features of complex DNA lesions are their bulky character and presence of more than one modification within one turn of DNA helix. Genetic and biochemical data indicate that the elimination of complex DNA lesions requires several distinct DNA repair pathways. The clinical features of inherited human DNA repair deficient disorders such as Fanconi anemia and Cockayne syndrome point to complex nature of endogenous oxidative DNA damage which include bulky adducts and inter-strand DNA crosslinks (ICLs). On the other hand, severe biological effects of ionizing radiation, anticancer drugs and environmental carcinogens are correlated with formation of dirty DNA strand breaks, ICLs and bulky adducts. Although complex lesions typically constitute relatively small fraction of the total DNA damage induced by oxidative stress and drugs in cells, they are extremely cytotoxic if not repaired. For example, cancer cells are primarily very sensitive to ICLs and dirty DNA strand breaks. While, consumption of products containing aristolochic acid (AA), which generates bulky adenine DNA adducts in cellular DNA, can cause neuropathy and has been associated with higher risk of cancer than cigarette smoking. The major objective of the present project is to study the repair of complex DNA lesions and their implications in cancer development and therapy. Here, we investigated molecular mechanisms of the repair of ICLs and bulky DNA lesions and their possible role in the acquired chemo-resistance of cancer cells. In addition, we studied the molecular mechanism of mutagenesis induced by the aberrant DNA glycosylase-mediated BER towards bulky adducts in bacterial and mammalian cells. During three years of the project, I have (i) constructed and characterized DNA substrates containing various oxidized bases, psoralen-derived ICLs, bulky aristolactam-adenine adducts and UV photoproducts; (ii) purified several recombinant human DNA glycosylases (TDG, MBD4. NEIL1 and NEIL3); (iii) reconstituted in vitro the repair of complex DNA lesions; and finally (iv) studied the protein-protein interactions and post-translational protein modifications involved in the DNA glycosylases NEIL1 and NEIL3 initiated repair of cis-platinum induced ICLs. By combining the approaches developed in our laboratories we have identified and characterized alternative DNA repair pathways involved in the cellular processing of complex DNA damage. The results obtained in present work can provide mechanistic understanding of the development of certain cancer and lead to identification of the factors associated with the acquired chemo- and radio-resistance of tumour cells and therefore would contribute to development of new prevention and therapeutic strategies.

Orientador: Renivaldo José dos Santos / Resumo: Durante o processo de fabricação dos artefatos de borracha natural (BN), é possível adicionar cargas, podendo ser combinadas em função das propriedades finais pretendidas. Nesse sentido o carbonato de cálcio vem sendo utilizado como carga de enchimento nas formulações com borracha natural, apenas para aumentar o volume da amostra para a mesma quantidade de borracha implementada, buscando apenas a redução do custo final. Devido a demanda industrial, surge a necessidade de investigar a possibilidade de fazer com que uma carga, ora antes utilizada como enchimento, passe a atuar como carga de reforço mecânico, ou seja, a realização de tratamentos superficiais se torna uma possibilidade viável, para que a carga consiga realizar ligações cruzadas entre as cadeias de carbono da BN. Dessa forma, foi proposto neste trabalho o estudo de compósitos de borracha natural tipo crepe claro com carbonato de cálcio ultrafino tratado com 2% do Chartwell C-515.71HR^® para substituição parcial da sílica comercial tratada com silano, buscando identificar a influência deste agente de acoplamento no processo de vulcanização, a fim de melhorar a interação entre a borracha natural e carbonato de cálcio ultrafino. O preparo ocorreu em um misturador aberto de cilindros com a variação de 10 em 10 phr para as cargas, nos híbridos, iniciou-se em 40/00 até 00/40 (sílica/carbonato de cálcio ultrafino), e foi produzida uma amostra controle, com a mesma formulação, porém sem carga, denominada goma pura. Foi po... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: During the manufacturing process of natural rubber (BN) artifacts, it is possible to add loads, which can be combined depending on the desired final properties. In this sense, calcium carbonate has been used as filler in formulations with natural rubber, just to increase the sample volume for the same amount of rubber implemented, seeking only to reduce the final cost. Due to industrial demand, there is a need to investigate the possibility of causing a load, previously used as a filler, to act as a mechanical reinforcement load, that is, the performance of surface treatments becomes a viable possibility, so that the cargo is able to cross-link the BN carbon chains. Thus, the main objective of this work is the study of natural rubber composites of light crepe type with ultrafine calcium carbonate treated with 2% of Chartwell C-515.71HR^® for partial replacement of commercial silica treated with silane, seeking to identify the influence of this coupling agent in the vulcanization process, in order to improve the interaction between natural rubber and ultrafine calcium carbonate. The preparation took place in an open cylinder mixer with a variation of 10 in 10 phr for the loads, in the hybrids, it started in 40/00 until 00/40 (silica / ultrafine calcium carbonate), and a control sample was produced , with the same formulation, but without load, called pure gum. It was possible to replace up to 75% of the silica with treated calcium carbonate, but the best response was to replac... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

The following paper is a master thesis written at KTH Royal Institute of Technology in Stockholm, Sweden. This master thesis is done in a collaboration with a Swedish Consulting Company SWECO. The main focus of this master thesis is to investigate if an implementation of Electric Road System (ERS) on Södertörn Crosslink is profitable, and if so, approximate the payback period for the investment. Additionally, the costs associated with the electrification of the bus fleet, currently operating on road 259, will be determined. There are three different ERS technologies, inductive (wireless), conductive overhead, and conductive rail have been compared, looking at advantages and disadvantages, with regard to the implementation of ERS on Södertörn Crosslink. To accompany this, case study methods have been used, where the results are based on interviews, theory and calculations. The result shows that the payback period for both inductive and conductive rail, based on this study’s forecast, is 7 years and 9,3 years respectively with regard to a discount factor of 9,0 percent. However, the conductive overhead solution does not seem to be profitable as this technology is limited to heavy trucks and buses capable of connecting to the overhead wires. The inductive ERS solution seems to be the best suitable option for Södertörn Crosslink, viewed from an economical and technological perspective. while also considering other factors such as aesthetics. / Denna rapport är ett examensarbete skrivet på KTH, Kungliga Tekniska Högskolan, i Stockholm, Sverige. Denna masteruppsats gjordes i samarbete med ett svenskt konsultföretag, SWECO. Det huvudsakliga syftet av denna masteruppsats är att ta reda på vilka möjligheter det finns för en elektrifiering av framtida motorvägen Tvärförbindelse Södertörn i södra Stockholm, Sverige. Syftet med masteruppsatsen är att undersöka om det finns lönsamhet i implementeringen av ett elvägssystem på Tvärförbindelse Södertörn och därefter approximera hur lång den eventuella återbetalningstiden skulle vara. Kostnader för en elektrifiering av bussflottan, som kör för närvarande på väg 259, ska också bestämmas. Tre olika tekniker för elvägssystem, induktiv (trådlös), konduktiv via luftledningar, och konduktiv via spår, jämförs med avseende på deras för och nackdelar, för att därefter kunna bestämma den mest lämpliga lösningen för Tvärförbindelse Södertörn. För att jämföra dessa tekniker har en fallstudie genomfört. Resultatet visade att återbetalningstiden för de induktiva och konduktiva (via spår) lösningarna, utifrån egen prognos, är 7 år respektive 9,3 år, med hänsyn till diskonteringsränta på 9,0 procent. Den konduktiva lösningen (via luftledningar) visade sig dock inte lönsam i och med att denna teknik är begränsad då endast högre fordon, lastbilar eller bussar, kan ansluta sig till luftledningen. Utifrån olika perspektiv, bland annat ekonomisk och tekniska mognad, visade det sig att den induktiv trådlösa elvägstekniska lösningarna kan vara bäst lämpade, utifrån ett lönsamhetsperspektiv, att implementeras på den framtida vägen, Tvärförbindelse Södertörn.

Konsistensen på en gel bestående av tvärbunden hyaluronsyra beror av tre faktorer: total koncentration hyaluronsyra, gelningsgrad och tvärbindningsdensitet. För att utföra detta projekt erhölls tre olika geler med olika tvärbindningsdensitet. Dessa geler späddes dels med lösning av fri, icke tvärbunden, HA från 100 % gelningsgrad till 90 % och 80 %. De olika gelningsgraderna späddes också med natriumkloridlösning från den totala koncentrationen HA, 35 mg HA/g gel, till 25 mg/g och 15 mg/g. Projekts huvudfråga är att kartlägga gelens reologiska egenkaper då både total koncentration HA och gelningsgrad varieras. För att kunna kartlägga detta har en reometer brukats där följande tre tester körts: tidssvep, frekvenssvep och amplitudsvep. Från erhållen data har sedan två parametrar som representerar gelkompositionernas viskösa egenskaper (G'') och elastiska egenskaper (G') observerats. Även mätning av extruderingskraft har genomförts för att dra vidare paralleller och slutsatser mellan extruderingskraften och de reoligiska egenskaperna. Ur resultaten ses att förlusttangenten tenderar att sjunka när gelningsgraden ökar, d.v.s. gelerna blir då mer viskösa och mindre elastiska. Förlusttangenten sjunker även vid ökande total koncentration HA vilket betyder att G’ ökar mer än G’’ i vardera punkt som gör att förlusttangenten minskar.Det gick även att avläsa att de viskösa egenskaperna i gelen ökar då total koncentration hyaluronsyra minskar samt att de viskösa egenskaperna i gelerna minskar vid en sjunkande gelningsgrad. Mellan gelningsgrad 90-100 % och total koncentration HA 25-35 mg HA/g har analyserna som gjorts i detta projekt gett följande slutsatser. Konsistensen på gel A och C är mer påverkade av gelningsgraden än total koncentration HA. För gel B kan ingen dominerande parameter utläsas. / The softness of a gel made of crosslinked HA (HA = hyaluronic acid) depends onthree factors. One is the amount of free hyaluronic acid in the gel. Another is thedensity of the crosslinked network, which is the molecular entanglements in the gel.The third is the total concentration of HA. In this project a rheometer is used to measure the rheological properties by runningthe following tests: time sweep, frequency sweep and amplitude sweep. From theobtained data, parameters related to viscous properties (G’’) and elastic properties(G’) of the gels were observed. 27 different compositions of gels with three differentconcentrations (35 mg HA/g, 25 mg HA/g, 15 mg HA/g), three different gel contents(100%, 90%, 80%) and three different densities of crosslinked network (A, B, C) wereanalyzed. To draw further conclusions an analysis of extrusion force was performedas well. The results from the frequency sweeps show that the loss tangent for a gel increasedas the total concentration of HA was reduced and that the loss tangent for a gelincreased as the gel content was decreased. This indicates that the gels become moreviscous when either the concentration of HA or the gel content was decreased. Anincrease in concentration of HA results in an increase of G' and an increase of gelcontent also results in an increase of G'. The results from the amplitude sweeps showthat xG' (xG' = storage modulus at the crossover point between G' and G'') increasesas either the concentration of HA or the gel content is increased. For xStrain (xStrain= deformation of the gel at the crossover point) and xStress (xStress = the stressapplied to the gel at the crossover point) no clear trend can be seen regarding the gelcontent. But an increase in concentration of HA results in an increase of both xStrainand xStress. The results from the analysis of extrusion force show that an increase intotal concentration HA increases the force.

Ce travail de thèse porte sur le développement de méthodes de spectrométrie de masse (MS) structurale pour la caractérisation de systèmes protéiques complexes, souvent réfractaires aux approches biophysiques classiques. Dans ce contexte, les développements entrepris furent notamment focalisés sur la caractérisation de complexes impliqués dans la biogénèse des ribosomes et dans la régulation transcriptionnelle, fonctions cellulaires essentielles pouvant être liées à de nombreuses pathologies humaines dont certains cancers. Ainsi, les approches par MS native, pontage chimique et d’HDX-MS ont permis de renseigner sur la connectivité, les proximités spatiales ou encore la dynamique conformationnelle retrouvées au sein des complexes étudiés. Parmi ces techniques, l’HDX-MS permet une approche comparative basée sur les mesures d’incorporations en deutérium renseignant sur la dynamique conformationnelle d’une protéine sous différents états. Aussi, la combinaison d’approches de MS structurale a permis d’approfondir la caractérisation des systèmes complexes étudiés, démontrant ainsi l’intérêt d’une approche intégrative dans ce contexte. / This PhD thesis focuses on developing methods in structural mass spectrometry (MS) to characterize complex protein systems, given their size and their heterogeneity, frequently inaccessible by classical biophysic approaches. In this context, methodological developments have particularly focused on the characterization of protein complexes involved in ribosomes biogenesis and transcriptional regulation. These fundamental cellular processes are related to numerous diseases such as cancers and genetic diseases. Thus native MS, crosslink, and hydrogen/deuterium exchange coupled to MS (HDX-MS) allowed gaining insights about the stoechiometry, spatial proximities and conformational dynamics of studied systems. Among these approaches, HDX-MS enables a comparative approach based on deuterium incorporation measurements giving information about the conformational dynamics of labeled proteins in various experimental conditions. Finally, the combination of structural approaches enables to deeply characterize complex protein systems, highlighting the advantages of an integrative approach in this context.

This diploma thesis deals with preparation and testing of biodegradable materials for use in the packaging indrustry. The task of this work is to prepare set of laboratory made films based on wheat starch, glycerol, polyvinyl alcohol with the addition of a suitable additive, which has been selected as citric acid. A suitable composition meeting the requirements of the packaging foils has been found. Quaternary blends from all components achieve the best results. It has been found that citric acid can influence the chemical structure and thus affect the mechanical and thermal properities and also the degree of solubility. The films were characterized in terms of mechanical properities by tensile testing and thermal stability by means of thermogravimetric analysis with respect to the phase structure. The structure was characterized by Fourier transform infrared spectroscopy and confocal laser scanning microscopy. The biodegradability of the film was tested by its solubility in aqueous medium.

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In der Lebensmittelindustrie steht die Entwicklung neuer innovativer Produkte im Vordergrund. Insbesondere die Modifizierung von Proteinen durch den Einsatz des Enzyms mikrobielle Transglutaminase (mTG) bietet hier neue Ansatzpunkte. Das Enzym verknüpft die γ-Carboxamidgruppe proteingebundenen Glutamins mit der ε-Aminogruppe von Lysin unter Bildung sogenannter Isopeptidbindungen. Durch diese Reaktion erreicht man eine gezielte Veränderung funktioneller Eigenschaften der Proteine wie z.B. Gelbildung, Löslichkeit, Wasserbindevermögen, Emulgier- und Schäumungsverhalten. Im Rahmen der Arbeit wurden grundlegende Forschungen zur Aufklärung des Mechanismus der mTG-katalysierten Proteinquervernetzungsreaktion im Hinblick auf das Lebensmittel Milch durchgeführt. Der erste Teil der Arbeit beschäftigte sich mit dem Ablauf der mTG-katalysierten Reaktion innerhalb der Caseinmicellen und dessen Effekt auf die Micellstruktur. Es zeigte sich, dass durch mTG die Caseine in der micellaren Struktur fixiert werden und der extramicellare Caseinanteil abnimmt. Hierbei wird β-Casein stärker vernetzt als αs-Casein. Infolge dieser intramicellaren Caseinquervernetzung wird die Stabilität der micellaren Struktur sowohl gegenüber destabilisierenden Reagenzien (EDTA, Ethanol, GDL), mechanischen Parametern (Hochdruck) sowie einer enzymatischen Proteolyse (Chymotrypsin, Pepsin) signifikant verbessert. Vermutlich werden die Isopeptide hierfür netzartig vorwiegend zwischen den β-Caseinen in der äußeren Micellschicht ausgebildet. Im zweiten Teil der Arbeit stand die Identifizierung der Reaktionsorte, d.h. die an der enzymatischen Vernetzung beteiligten Gln- und Lys-Reste, im Vordergrund, um den Einfluss der Proteinstruktur auf die Spezifität der mTG zu erfassen. Bei der Bestimmung der Reaktionsorte für β-Casein konnten 5 der 21 Gln-Reste und 3 der 11 Lys-Reste als zugänglich für mTG eingestuft werden. Für β-Lactoglobulin konnten unter Normaldruck 3 der 15 Lys-Reste aber keine Gln-Reste durch das Enzym markiert werden. Unter Hochdruck bei 400 MPa wurden 4 der 9 Gln-Reste sowie zwei weitere Lys-Reste als mTG-reaktiv nachgewiesen. Die Lage dieser Reaktionsorte im Protein zeigte, dass Gln-Reste bevorzugt durch mTG modifiziert werden, welche in hydrophoben Proteinabschnitten lokalisiert sind und große hydrophobe Aminosäuren N-seitig sowie positiv geladene Aminosäuren C-seitig aufweisen. Die Lys-Reste werden nur durch mTG angegriffen, wenn diese neben Aminosäuren mit ungeladenen bzw. positiv geladenen Seitenketten lokalisiert sind, während die Nachbarschaft zu negativ geladenen Aminosäuren sowie zu Aminosäuren mit ungeladenen polaren (hydrophilen) Seitenketten die Angreifbarkeit verhindert. Weiterhin zeigte eine Bestimmung der reaktiven Gln- und Lys-Reste im β-Casein innerhalb der Caseinmicelle, dass die Zugänglichkeit für mTG durch die Micellstruktur deutlich vermindert ist. Es wird vermutet, dass in der Caseinmicelle eine Art Vorstrukturierung der β-Caseine existiert. Abschließend wurden die Ergebnisse für einen Vorschlag eines Micellmodells herangezogen. Das im Rahmen der Arbeit vorgeschlagene Micellmodell beruht auf dem Internal Structure Modell, im speziellen auf dem „dual bonding model“ nach Horne, welches weiter charakterisiert werden konnte. So wird vermutet, dass β-Casein hauptsächlich im äußeren Micellbereich lokalisiert ist, während sich die αs-Caseine eher im Micellinneren befinden. β-Casein ist hierbei in laminaren Schichten angeordnet, wobei die hydrophilen Köpfe den größtmöglichen Abstand zueinander haben und hydrophobe Wechselwirkungen zwischen den hydrophoben Schwänzen ausgebildet werden können. Wird die Micelle nun mit mTG behandelt, so kann ausgehend von diesem Modell die quervernetzte Caseinmicelle als „GiOTTO® -Modell“ dargestellt werden. Dieses ist aus einem „festen äußeren Mantel“ aus quervernetzten β-Caseinen (Isopeptidnetzwerk) und einem „weichen Kern“ aus nur gering vernetzten αs-Caseinen zusammengesetzt.