In eukaryotes protein degradation is performed by the ubiquitin-proteasome system. The 26S proteasome, a 2.5MDa large multimeric molecular machine, consists of more than 30 subunits and represents the core component of this proteolytic pathway. The complex is assembled from a proteolytically active 20S proteasome and two 19S regulator cap complexes. So far crystal structure, topology and enzymatic mechanism have only been elucidated for the 20S proteasome core particle (CP). CPs are assembled from four stacked rings of seven subunits each, following an alpha7beta7beta7alpha7-stochiometry. The strict established order of the proteasomal assembly and maturation is essential to prevent uncontrolled and premature protein degradation in the cell. CPs belong to the class of Ntn-hydrolases. Peptide hydrolysis is performed inside a central cavity at the active sites of the beta-type subunits, with Ogam of the hydroxyl group of the N-terminal threonine acting as the nucleophile. Release of the proteolytically active threonine through N-O-Acetyl rearrangement is the last step of the proteasomal assembly. Compartmentalisation of CPs is an important way to regulate substrate access to the central cavity as well as release of the generated oligopeptides. The activity of eukaryotic CPs are controlled by an unique mechanism: docking of regulatory complexes, like Blm3, PA28 or 19S, causes a conformational change of the N-terminal residues of the latent alpha-subunits, resulting in an activation of the proteolytically active sites. Archaebacterial CPs lack such regulatory gating mechanism. The controlled degradation of proteins by the proteasome dominates a variety of biological essential processes, like metabolic adaptation, apoptosis, inflammation, immune and stress response, as well as cell proliferation and cell differentiation. Selective and specific natural and synthetic inhibitors of CPs might find their practical application in treatment of cancer or inflammatory diseases.

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit den Untersuchungen zum Einfluss der Züchtungsbedingungen auf die Eigenschaften von multikristallinen (mc) Silizium-Kristallen. Im Mittelpunkt stehen Züchtungsexperimente mit einer gezielten Variation der Züchtungsaufbauten und Züchtungsgeschwindigkeiten. Die gezüchteten Kristalle wurden umfassend charakterisiert im Hinblick auf die Kohlenstoffkonzentration, die Kornstruktur, die Vesetzungsdichte, Verteilung der Ausscheidungen und Ladungsträgerlebensdauer. Zusätzlich wurde die Versetzungsanordnung in Abhängigkeit von der Wachstumsrate bzw. Abkühlrate systematisch untersucht. Als Ergebnis wurde gezeigt, dass die Züchtungsbedingungen die Kohlenstoffkonzentration, die Versetzungsdichte, die Bildung von den Ausscheidungen sowie die Ladungsträgerlebensdauer beeinflussen können, jedoch nicht die Korngröße. Es wurde ein direkter Zusammenhang zwischen Ausscheidungsgebieten und erhöhte Versetzungsdichte beobachtet. Im Rahmen der Arbeit wurde festgestellt, dass die endgültige Versetzungsstruktur sich als Resultat von Gleit- und Erholungsprozessen darstellt.

Ti-Nb alloys are characterized by a diverse metallurgy which allows obtaining a wide palette of microstructural configurations and physical properties via careful selection of chemical composition, heat treatment and mechanical processing routes. The present work aims to expand the current state of knowledge about martensite forming Ti-Nb alloys by studying 15 binary Ti-c_{Nb}Nb (9wt.% ≤ c_{Nb} ≤ 44.5wt.%) alloy formulations in terms of their structural and mechanical properties, as well as their thermal stability. The crystal structures of the martensitic phases, α´ and α´´, and the influence of the Nb content on the lattice (Bain) strain and on the volume change related to the β → α´/α´´ martensitic transformations are analyzed on the basis of Rietveld-refinements. The magnitude of the shuffle component of the β → α´/α´´ martensitic transformations is quantified in relation to the chemical composition. The largest transformation lattice strains are operative in Nb-lean alloys. Depending on the composition, both a volume dilatation and contraction are encountered and the volume change may influence whether hexagonal martensite α´ or orthorhombic martensite α´´ forms from β upon quenching. The mechanical properties and the deformation behavior of martensitic Ti-Nb alloys are studied by complementary methods including monotonic and cyclic uniaxial compression, nanoindentation, microhardness and impulse excitation technique. The results show that the Nb content strongly influences the mechanical properties of martensitic Ti-Nb alloys. The elastic moduli, hardness and strength are minimal in the vicinity of the limiting compositions bounding the interval in which orthorhombic martensite α´´ forms by quenching. Uniaxial cyclic compressive testing demonstrates that the elastic properties of strained samples are different than those of unstrained ones. Also, experimental evidence indicates a deformation-induced martensite to austenite (α´´ → β) conversion. The influence of Nb content on the thermal stability and on the occurrence of decomposition reactions in martensitic Ti-Nb alloys is examined by isochronal differential scanning calorimetry, dilatometry and in-situ synchrotron X-ray diffraction complemented by transmission electron microscopy. The thermal decomposition and transformation behavior exhibits various phase transformation sequences during heating into the β-phase field in dependence of composition. Eventually, the transformation temperatures, interval, hysteresis and heat of the β ↔ α´´ martensitic transformation are investigated in relation to the Nb content. The results obtained in this study are useful for the development and optimization of β-stabilized Ti-based alloys for structural, Ni-free shape memory and/or superelastic, as well as for biomedical applications. / Ti-Nb Legierungen zeichnen sich durch eine vielfältige Metallurgie aus, die es nach sorgfältiger Auswahl der chemischen Zusammensetzung sowie der thermischen und mechanischen Prozessierungsroute ermöglicht eine große Bandbreite mikrostruktureller Konfigurationen und physikalischer Eigenschaften zu erhalten. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es den gegenwärtigen Wissensstand über martensitbildende Ti-Nb Legierungen zu erweitern. Zu diesem Zweck werden 15 binäre Ti-c_{Nb} Nb (9 Gew.% ≤ c_{Nb} ≤ 44.5 Gew.%) Legierungen hinsichtlich ihrer strukturellen und mechanischen Eigenschaften sowie ihrer thermischen Stabilität untersucht. Die Kristallstrukturen der martensitischen Phasen, α´ und α´´, sowie der Einfluss des Nb-Gehalts auf die Gitterverzerrung (Bain-Verzerrung), auf die Verschiebungswellenkomponente (Shuffle-Komponente) und auf die Volumenänderung der martensitischen β → α´/α´´ Transformationen werden anhand von Rietveld-Verfeinerungen analysiert. In Abhängigkeit des Nb-Gehalts tritt entweder eine Volumendilatation oder -kontraktion auf, die bestimmen könnte ob hexagonaler Martensit α´ oder orthorhombischer Martensit α´´ aus β bei Abkühlung gebildet wird. Die mechanischen Eigenschaften und das Verformungsverhalten martensitischer Ti-Nb Legierungen werden mit einer Reihe komplementärer Methoden (monotone und zyklische einachsige Druckversuche, Nanoindentation, Mikrohärte, Impulserregungstechnik) untersucht. Die Ergebnisse zeigen durchgehend, dass die mechanischen Eigenschaften martensitischer Ti-Nb Legierungen stark vom Nb-Gehalt beeinflusst werden. Die mechanischen Kennwerte sind minimal in der Nähe der Zusammensetzungen, innerhalb derer β → α´´ bei Abkühlung auftritt. Aus Druckversuchen geht hervor, dass die elastischen Eigenschaften verformter Proben verschieden zu denen unverformter sind. Die experimentellen Ergebnisse weisen außerdem auf eine verformungsinduzierte Umwandlung von Martensit in Austenit (α´´ → β) hin. Der Einfluss des Nb-Gehalts auf die thermische Stabilität und das Auftreten von Zerfallsreaktionen in martensitischen Ti-Nb Legierungen wird anhand von dynamischer Differenzkalorimetrie, Dilatometrie, und in-situ Synchrotronröntgenbeugung in Kombination mit Transmissionselektronenmikroskopie untersucht. Das thermische Zerfalls- und Umwandlungsverhalten ist durch das Auftreten einer Vielzahl von in Abhängigkeit des Nb-Gehalts unterschiedlichen Phasentransformationssequenzen gekennzeichnet. Abschließend werden die Transformationstemperaturen und -wärmen, das Transformationsinterval und die thermische Hysterese der martensitischen β ↔ α´´ Umwandlung untersucht. Die Ergebnisse dieser Arbeit sind für die Entwicklung und Optimierung β-stabilisierter Ti-Legierungen für strukturelle und biomedizinische Anwendungen sowie Ni-freier Komponenten, die Formgedächtniseffekt und/oder Superelastizität aufweisen, von Nutzen.

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The nuclear receptor superfamily is responsible for regulating the expression of genes involved in development, reproduction and metabolism. These transcription factors control the expression of their target genes through the binding of small molecule regulators to their ligand binding domains. Classical nuclear receptors include the steroid receptors, which bind endocrine hormones and have been important targets of pharmaceutical intervention. However, approximately one half of the human nuclear receptors remain orphans and are without known cognate ligands. Focusing on the Drosophila orthologues of these orphan receptors, this project used mass spectrometry to identify the chemical diversity associated with the receptors following expression in recombinant systems. In a genome-wide screen of Drosophila nuclear receptors, this approach identified co-purifying molecules with a number of receptors. The physiological relevance of these putative ligand/receptor pairs was determined through biochemical analysis, in vivo characterization and structure determination. Ligand(s) or the ligand state was identified for the Drosophila receptors: DHR3, DHR96, E75, Ftz-f1 and USP. Of these, three were validated through the efforts of this project, and independent groups confirmed the remaining two. The most significant findings were the discoveries that the fly nuclear receptor E75 is regulated by heme, gas and redox, and that there is a similar regulatory scheme in the human orthologues, Reverbα and β. Furthermore, crystallization of the heme-bound Rev-erbβ ligand binding domain was also achieved, and this provided key insights into the mechanism of ligand regulation for the Rev-erbs. This project highlighted the role of nuclear receptors in metabolic surveillance. The ligands/signals identified in association with these receptors include: cholesterol, dehydrocholesterol, heme, NO, CO, redox and phospholipids. Unlike the classical steroid hormones, these are not dedicated signaling molecules, but instead are key substrates or products of metabolism. In the context of nuclear receptor signaling, I hypothesize that these metabolites serve as metabolic indicators/signals in the regulation of development and metabolism. Furthermore, four of these Drosophila receptors comprise the ecdysone-response pathway in the developing fly. Taken together, this suggests that both the metabolic state of the organism and steroid hormones drive nuclear receptor regulation of development.

The mol­ecular structure of ruthenocenecarbo­nitrile, [Ru([eta]5-C5H4C[triple bond]N)([eta]5-C5H5)], exhibits point group symmetry m, with the mirror plane bis­ecting the mol­ecule through the C[triple bond]N substituent. The RuII atom is slightly shifted from the [eta]5-C5H4 centroid towards the C[triple bond]N substituent. In the crystal, mol­ecules are arranged in columns parallel to [100]. One-dimensional inter­molecular [pi]-[pi] inter­actions [3.363 (3) Å] between the C[triple bond]N carbon atom and one carbon of the cyclo­penta­dienyl ring of the overlaying mol­ecule are present.