Ulm, Univ. Diss., 2006.

Grundsätzlich sollte in dieser Arbeit der Einfluss der Glutamin-Restriktion als eine Form der Aminosäure-Restriktion auf das Proliferationsverhalten, den Stoffwechsel sowie die Morphologie der murinen Fibroblastenzelllinie L929 untersucht werden. Es sollte dabei auch gezeigt werden, ob sich Indizien für die Induktion eines LEM finden lassen. Weiterhin sollten die Polyamine Spermidin, Spermin, Putrescin und N-Acetylputrescin als CRMs diskutiert und ihr Einfluss auf das Proliferationsverhalten an sieben Zelllinien herausgestellt werden. Der antiproliferative Effekt der Polyamine Spermidin und Spermin auf das Wachstum der untersuchten Zelllinien konnte in dieser Arbeit bestätigt werden, wobei sich Spermin als potenter erwies als Spermidin. Eine durch Spermidin/Spermin induzierte Autophagie konnte in den Western Blots nicht signifikant nachgewiesen werden. Putrescin und N-Acetylputrescin zeigten nur leichte Wirkungen bei hoher Dosis (10 mM). Während Putrescin einen leicht antiproliferativen Effekt hatte, zeigte N-Acetylputrescin eine leicht proliferationssteigernde Wirkung. Die Autophagie-Induktion durch Methionin-Restriktion konnte durch den Nachweis Autophagie-assoziierter Proteine in den durchgeführten Western Blots bestätigt werden. Um regelmäßig von den positiven Effekten der Autophagie zu profitieren, wäre eine pflanzenbasierte Ernährungsweise sinnvoll und gut durchführbar, da Methionin hauptsächlich in tierischen Lebensmitteln und nur geringfügig in pflanzlichen Nahrungsmitteln vorkommt. Ein völliger Verzicht auf Methionin ist nicht empfehlenswert, da die Aminosäure essentiell ist und somit über die Nahrung aufgenommen werden muss. Um das Methionin-Level konstant, aber niedrig zu halten, erscheint eine Bedarfsdeckung über pflanzliche Nahrung als ideal. Die an den Zelllinien L929 und HeLa durchgeführten Proliferationsstudien zeigten, dass die Zellen selbst nach fünftägiger Glutamin- Restriktion geringfügig weiter proliferierten und keinerlei Merkmale des Zelltodes aufwiesen. Die massenspektrometrische Analyse der Modellzelllinie L929, welche über einen Zeitraum von fünf Tagen einer Glutamin-Restriktion ausgesetzt war, zeigte deutliche metabolische Veränderungen bei den über 150 untersuchten Metaboliten, die auf die Induktion eines LEM schließen lassen. Es konnte ein metabolischer Fingerabdruck nach 48 h für die Zelllinie L929 unter Glutamin-Restriktion definiert werden, der zukünftig als Referenz bei der Testung potentieller CRMs herangezogen werden kann. / The basic aim of this study was to investigate the influence of glutamine restriction as a form of amino acid restriction on the proliferation behavior, metabolism and morphology of the murine fibroblast cell line L929. It should also be shown whether there is evidence for the induction of LEM. Furthermore, the polyamines spermidine, spermine, putrescine and N-acetylputrescine should be discussed as CRMs and their influence on the proliferation behavior of seven cell lines should be highlighted. The antiproliferative effect of the polyamines spermidine and spermine on the growth of the cell lines was confirmed in this study, with spermine proving to be more potent than spermidine. Autophagy induced by spermidine/spermine could not be significantly detected in the Western blots. Putrescine and N-acetylputrescine showed only slight effects at high doses (10 mM). While putrescine had a slight antiproliferative effect, N-acetylputrescine showed a slight proliferation-enhancing effect. The induction of autophagy by methionine restriction was confirmed by the detection of autophagy-associated proteins in the Western blots. In order to benefit regularly from the positive effects of autophagy, a plant-based diet would be sensible and easy to implement, as methionine is mainly found in animal foods and only slightly in plant foods. Completely avoiding methionine is not recommended, as the amino acid is essential and must therefore be obtained from food. In order to keep the methionine level constant but low, it seems ideal to cover the requirement via plant food. The proliferation studies carried out on the cell lines L929 and HeLa showed that the cells continued to proliferate slightly even after five days of glutamine restriction and did not exhibit any signs of cell death. The mass spectrometric analysis of the model cell line L929, which was exposed to glutamine restriction over a period of five days, showed clear metabolic changes in the more than 150 metabolites examined, suggesting the induction of LEM. A metabolic fingerprint could be defined after 48 h for the cell line L929 under glutamine restriction, which can be used as a reference for testing potential CRMs in the future.

The transcription factor MYC is deregulated in over 70% of all human tumors and, in its oncogenic form, plays a major role in the cancer metabolic reprogramming, promoting the uptake of nutrients in order to sustain the biosynthetic needs of cancer cells. The research presented in this work aimed to understand if MYC itself is regulated by nutrient availability, focusing on the two major fuels of cancer cells: glucose and glutamine. Initial observations showed that endogenous MYC protein levels strongly depend on the availability of glutamine, but not of glucose. Subsequent analysis highlighted that the mechanism which accounts for the glutamine-mediated regulation of MYC is dependent on the 3´-untranslated region (3´-UTR) of MYC. Enhanced glutamine utilization by tumors has been shown to be directly linked to MYC oncogenic activity and MYC-dependent apoptosis has been observed under glutamine starvation. Such effect has been described in experimental systems which are mainly based on the use of MYC transgenes that do not contain the 3´-UTR. It was observed in the present study that cells are able to survive under glutamine starvation, which leads to cell cycle arrest and not apoptosis, as previously reported. However, enforced expression of a MYC transgene, which lacks the 3´-UTR, strongly increases the percentage of apoptotic cells upon starvation. Evaluation of glutamine-derived metabolites allowed to identify adenosine nucleotides as the specific stimulus responsible for the glutamine-mediated regulation of MYC, in a 3´-UTR-dependent way. Finally, glutamine-dependent MYC-mediated effects on RNA Polymerase II (RNAPII) function were evaluated, since MYC is involved in different steps of global transcriptional regulation. A global loss of RNAPII recruitment at the transcriptional start site results upon glutamine withdrawal. Such effect is overcome by enforced MYC expression under the same condition. This study shows that the 3´UTR of MYC acts as metabolic sensor and that MYC globally regulates the RNAPII function according to the availability of glutamine. The observations presented in this work underline the importance of considering stress-induced mechanisms impinging on the 3´UTR of MYC. / In über 70% aller Krebserkrankungen ist der Transkriptionsfaktor MYC dereguliert. Dabei spielt onkogenes MYC unter anderem eine wichtige Rolle bei der Umprogrammierung metabolischer Prozesse indem es z.B. die Aufnahme von Nährstoffen wie Glutamin oder Glukose fördert, um den veränderten Bedürfnissen an den Stoffwechsel der Krebszellen Rechnung zu tragen. Die im Rahmen dieser Arbeit erzielten Ergebnisse zeigen, dass auch das MYC-Protein selbst durch die Verfügbarkeit von Nährstoffen in der Zelle reguliert werden kann. Erste Beobachtungen zeigten, dass die endogenen MYC Proteinlevel stark von der Verfügbarkeit von Glutamin, jedoch nicht von Glucose, abhängen. Weiterführende Experimente ergaben außerdem, dass der Mechanismus, der der Glutamin vermittelten Regulation von MYC zugrunde liegt, abhängig von der 3´-untranslatierten Region (3´-UTR) der MYC-mRNA ist. Es konnte bereits gezeigt werden, dass in Tumoren die verstärkte Nutzung von Glutamin in direktem Zusammenhang mit der onkogenen Aktivität von MYC steht und Zellen unter Glutaminentzug MYC-abhängig Apoptose einleiten. Diese Effekte wurden in experimentellen Systemen beschrieben, die auf einer Überexpression eines MYCTransgenes basierten, welches keine 3´-UTR enthält. In dieser Arbeit konnte jedoch beobachtet werden, dass Zellen, die ohne Glutamin kultiviert wurden, in der Lage waren zu überleben, da entgegen den Resultaten vorausgegangener Studien, ein Arrest des Zellzyklus und nicht Apoptose eingeleitet wurde. Die verstärkte Expression eines MYCTransgenes ohne 3´-UTR, erhöhte jedoch auch unter diesen Bedingungen die Anzahl apoptotischer Zellen. Weiterhin war es möglich Adenosin, für dessen Biosynthese Glutamin notwendig ist, als Stimulus zu identifizieren, der für die 3´-UTR abhängige Regulation von MYC verantwortlich ist. Da MYC in verschiedene Schritte der globalen Regulation der Transkription eingebunden ist, wurden abschließend die durch MYC vermittelten Glutaminabhängigen Effekte auf die RNA-Polymerase II (RNAPII) untersucht. Dabei zeigte sich, dass es nach Glutaminentzug zu einem globalen Verlust der Rekrutierung von RNAPII zu den Transkriptionsstartstellen kommt, was durch eine verstärkte MYC-Expression wieder aufgehoben werden kann. Zusammenfassend konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass die 3´-UTR von MYC als metabolischer Sensor fungiert und dass MYC in Abhängigkeit der Verfügbarkeit von Glutamin global die RNAPII Funktion reguliert. Diese Studie hebt weiterhin die Bedeutung der 3´-UTR von MYC für die Vermittlung stressinduzierter Feedback-Mechanismen hervor.

Ob eine Immunonutrition einen Nutzen in der Versorgung schwer kranker oder chirurgischer Patienten bringt, ist Thema kontroverser Diskussionen. Dabei scheint unklar, welches Patientenklientel von welcher Zusammensetzung verschiedener immunmodulatorischer Substanzen am meisten profitiert. Zudem ist nicht einheitlich geklärt, zu welchen Zeitpunkten und über welche Zeiträume die Immunmodulation den größten Nutzen bringt. Die hier durchgeführte Studie wurde konzipiert, um zu untersuchen, ob die Patienten, die einer aortokoronaren Bypassoperation unter Einsatz der Herz-Lungen-Maschine zugeführt werden, eine Verbesserung ihres klinischen Outcomes zeigen, wenn sie immunmodulatorische Substanzen perioperativ erhalten. Die konkreten Fragestellungen für diese Arbeit lauten daher: 1) Kann die Immunonutrition mit Glutamin, ௰-3-Fettsäuren und antioxidativ wirksamen Vitaminen die Inzidenz von postoperativen Infektionen bei Patienten, die einer aortokoronaren Bypassoperation zugeführt werden, verringern? 2) Verkürzt sich die Liegedauer der Patienten auf der Intensivstation und nach Verlegung auf Normalstation postoperativ bei regelmäßiger Einnahme der immunmodulierenden Substanzen über den Zeitraum des stationären Aufenthaltes? 3) Verbessert sich das klinische Outcome der Patienten durch die perioperative Substitution insgesamt, durch ein selteneres Auftreten von häufigen Komplikationen und Kreislaufinstabilitäten? Zu diesem Zweck wurde eine Kohortenstudie mit 137 Patienten durchgeführt, wovon sich 97 Patienten in der Kontrollgruppe und 40 in der Experimentalgruppe befanden. Die Patienten der Experimentalgruppe erhielten ab dem Tag ihrer stationären Aufnahme 2 unterschiedliche Substanzen zur oralen Einnahme verabreicht. Die eine enthielt einen hohen Anteil an Glutamin und antioxidativ wirksamen Substanzen (Glutamine Plus®) und die andere einen hohen Gehalt an ௰-3-Fettsäuren (Supportan® Drink). Das Glutamine Plus® wurde morgens und abends, der Supportan® Drink mittags verabreicht. Die Substitution erfolgte über den kompletten stationären Aufenthalt, abgesehen von dem Tag der Operation selber. Die Blutentnahmen für die entsprechenden infektiologischen Parameter erfolgten zu den Zeitpunkten präoperativ, 6 Stunden nach Ende der Operation, 2 Tage postoperativ und vor der Entlassung. Es zeigte sich, dass die Patienten, die die Substanzen erhielten, weniger postoperative Infektionen entwickelt hatten, als die Patienten in der Kontrollgruppe. Das wurde aus einer signifikanten PCT-Erhöhung in der Kontrollgruppe abgeleitet. Allerdings hatte diese postoperative Komplikation keine Auswirkung auf die Liegezeit der Patienten auf der Intensivstation oder auf die Dauer des stationären Aufenthaltes nach Verlegung von der Intensivstation auf eine periphere Station zur Folge. Ebenfalls zeigten sich keine Unterschiede zwischen den beiden Kohorten in der Notwendigkeit einer antibiotischen Therapie, sowie im Auftreten von Kreislaufinstabilitäten oder den häufigsten Komplikationen. / The influence of an immunonutrition with glutamine, omega-3-fatty acids and antioxidative vitamins on the postoperative progress of cardiosurgical patients

Critical illness like sepsis, shock, and intestinal bowel disease are one of the leading causes of morbidity and mortality in the US and around the world. At present, studies to define new therapeutic interventions that can protect tissues and cells against injury and attenuate inflammation are fields of intense investigation. While research over the past decade has clearly identified GLN as a vital stress substrate facilitating cellular survival following injury, the initiation steps in GLN’s cytoprotective molecular mechanism still remain elusive. Previously published work suggested that stabilization of ECM proteins and activation of ECM receptor osmosignaling may play a central role in the orchestration of many cellular pathways following stress. Thus, I hypothesized that preservation of ECM protein and EGFR levels as well as ECM receptor signaling play key roles in the molecular mechanisms underlying GLN’s protection against thermal injury in the intestine. I was able to confirm via Western blotting and by using silencing RNA against FN, Ntn-1, EGFR, and their negative controls, that GLN-mediated preservation of FN, Ntn-1, and EGFR levels is critical in GLN’s protection against hyperthermia in IEC-6 cells. By using a selective FN-Integrin interaction inhibitor GRGDSP, its negative control peptide GRGESP, and Src-kinase inhibitor PP2, I showed that FN-Integrin signaling and Src-kinase activation are essential in GLN-mediated protection in the intestine. This applied to EGFR signaling as demonstrated using the EGFR tyrosine kinase inhibitor AG1478. In addition to GRGDSP and AG1478, ERK1/2 inhibitors PD98059 and UO126 as well as the p38MAPK inhibitor SB203580 revealed that GLN is protective by activating ERK1/2 and dephosphorylating p38MAPK via FN-Integrin and EGFR signaling. However, GLN-mediated PI3-K/Akt/Hsp70 activation seems to occur independently of FN-Integrin and EGFR signaling as indicated by Western blots as well as experiments using the PI3-K inhibitor LY294002, GRGDSP, and AG1478. The results showed that GLN activates cell survival signaling pathways via integrins as well as EGFRs after hyperthermia. Moreover, I found that GLN-mediated preservation of FN expression after HS is regulated via PI3-K signaling. Whether GLN-mediated PI3-K signaling happens simultaneously to FN-Integrin and EGFR signaling or whether PI3-K signaling coordinates FN-Integrin and EGFR signaling needs to be investigated in future studies. Further, experiments with PD98059 and GRGDSP revealed that ERK1/2 assists in mediating transactivation of HSF-1 following HS. This leads to increases in Hsp70 expression via FN-Integrin signaling, which is known to attenuate apoptosis after thermal injury. Fluorescence microscopy results indicated that HS and GLN regulate cell are size changes and the morphology of F-actin via FN-Integrin signaling. Experiments using GRGDSP and GRGESP showed that GLN enhances cellular survival via FN-Integrin signaling in a manner that does not require increased intracellular GLN concentrations (as quantified using LC-MS/MS). In summary, my thesis work gives new and potentially clinically relevant mechanistic insights into GLN-mediated molecular cell survival pathways. These results warrant clinical translation to assess if clinical outcome of critically ill patients suffering from gastrointestinal diseases can be improved by GLN treatment and/or by targeting the molecular pathways found in my studies. / Kritische Erkrankungen wie Sepsis, Schock und entzündliche Darmerkrankungen sind eine der häufigsten Todesursachen in den Vereinigten Staaten und dem Rest der Welt. Von großer Bedeutung sind deshalb Studien, die darauf abzielen, neue therapeutische Ansätze zu finden, die Gewebe und Zellen vor Verletzungen schützen und Entzündungen verhindern. Im letzten Jahrzehnt hat sich herausgestellt, dass Glutamin Schutz gegen die pathophysiologischen und pathobiochemischen Entgleisungen während solcher Erkrankungen vermitteln kann. Trotzdem ist es bisher nur sehr unvollständig gelungen, die zugrundeliegenden molekularen Mechanismen, die für diese zellulären Schutzfunktionen von Glutamin verantwortlich sind, aufzuklären. In diesem Zusammenhang gab es erste Hinweise darauf, dass die Stabilisierung von extrazellulären Matrixproteinen und die Aktivierung der Signalwege extrazellulärer Matrixproteinrezeptoren eine wichtige Rolle spielen könnten. Hierauf basierend habe ich die Hypothesen aufgestellt, dass die Expression von extrazellulären Matrixproteingehalten und von epidermalen Wachstumsfaktorrezeptoren (EGFR), sowie die Aktivierung von Integrin- und EGFR-Signalwegen Schlüsselrollen in den protektiven Mechanismen von Glutamin spielen. Meine Arbeiten zeigten anhand von Western Blots und durch den Einsatz von Silencing RNA (gegen Fibronektin, Netrin-1, EGFR und deren Negativkontrollen), dass Glutamin extrazelluläre Matrixproteingehalte, wie Fibronektin und Netrin-1, und EGFR-Levels vor Hitzestress in Darmepithelzellen bewahrt, wodurch Apoptose verhindert wird. Außerdem konnte ich mit Hilfe des selektiven Inhibitors GRGDSP, seiner Negativkontrolle GRGESP und des Src-Kinase-Inhibitors PP2 nachweisen, dass auch die Aktivierung von Fibronektin-Integrin-Signalwegen und von Src-Kinasen an den Schutzmechanismen von Glutamin im Darm beteiligt sind. Wie mit Hilfe des spezifischen EGFR-Tyrosinkinase-Inhibitors AG1478 nachgewiesen werden konnte, trifft dies auch für die EGFR-Signalwege zu. Zusätzlich zu GRGDSP und AG1478 wurden auch die ERK1/2-Kinase-Inhibitoren PD98059 und UO126 und der p38MAPK-Inhibitor verwendet, um zu zeigen, dass Glutamin Darmepithelzellen durch die Aktivität von Fibronektin-Integrin- und EGFR-Signalwegen vor Hitzestress schützt, indem es EKR1/2 phosphoryliert und p38MAPK dephosphoryliert. PI-3K/Akt/Hsp70-Signalwege werden ebenfalls von Glutamin aktiviert, jedoch unabhängig von Fibronektin-Integrin- und EGFR-Signalwegen. Dies konnte anhand von Western Blot Experimenten und mit Hilfe von LY294002 (PI-3K-Inhibitor), GRGDSP und AG1478 bewiesen werden. Glutamin scheint die gleichen Signalwege sowohl mit Hilfe von Integrinen als auch von EGFR zu beeinflussen, um so den Zelltod in Darmepithelzellen nach Hitzestress zu verhindern. Desweiteren konnte gezeigt werden, dass Glutamin die Erhaltung von Fibronektinkonzentrationen nach Hitzestress durch den PI-3K-Signalweg reguliert. Ob Glutamin den PI-3K-Signalweg parallel zu den Integrin- und EGFR-Signalwegen aktiviert oder ob der von Glutamin ausgelöste PI-3K-Signalweg die Integrin- und EGFR-Signalwege steuert, muss noch weiter untersucht werden. Experimente mit PD98059 und GRGDSP zeigten, dass ERK1/2 in der Gegenwart von Glutamin den Transkriptionsfaktor HSF-1 durch den Fibronektin-Integrin-Signalweg nach Hitzestress transaktiviert. Dadurch nimmt die Expression von Hsp70, welches den Zelltod nach Hitzeschock verhindert, zu. Mit Hilfe der Fluoreszenzmikroskopie konnte gezeigt werden, dass Hitzestress und Glutamin die Zellgröße und die Aktinmorphologie von Darmepithelzellen durch Fibronektin-Integrin-Signalwege steuern können. Außerdem ergaben Versuche mit GRGDSP und GRGESP, dass Glutamin unabhänging von seinen intrazellulären Konzentrationen das Überleben von Darmepithelzellen durch die Aktivierung von Fibronektin-Integrin-Signalwegen erhöhen kann. Hierbei wurden die Glutaminkonzentrationen mit LC-MS/MS gemessen. Die Versuche im Rahmen meiner Dissertation konnten neue und potentiell klinisch relevante Signalwege der molekularen Schutzmechanismen von Glutamin aufdecken. Diese Ergebnisse können die Grundlage für translationale Studien darstellen, die weiter untersuchen, ob die Überlebensrate von Patienten mit entzündlichen Darmerkrankungen durch die Behandlung mit Glutamin oder durch gezielte Beeinflussung der hier untersuchten molekularen Mechanismen verbessert werden kann.

Thesis (doctoral)--Swedish University of Agricultural Sciences, 2001. / Includes bibliographical references.

Universiẗat, Diss., 2004--München.

Metabolic reprogramming has been recognised as a hallmark in solid tumours. Malignant modification of the tumour’s bioenergetics provides energy for tumour growth and progression. Otto Warburg first reported these metabolic and biochemical changes in 1927. In prostate cancer (PCa) epithelial cells, the tumour metabolism also changes during development and progress. These alterations are partly driven by the androgen receptor, the key regulator in PCa development, progress, and survival. In contrast to other epithelial cells of different entities, glycolytic metabolism in prostate cells sustains physiological citrate secretion in the normal prostatic epithelium. In the early stages of PCa, citrate is utilised to power oxidative phosphorylation and fuel lipogenesis, enabling tumour growth and progression. In advanced and incurable castration-resistant PCa, a metabolic shift towards choline, amino acid, and glycolytic metabolism fueling tumour growth and progression has been described. Therefore, even if the metabolic changes are not fully understood, the altered metabolism during tumour progression may provide opportunities for novel therapeutic strategies, especially in advanced PCa stages. This review focuses on the main differences in PCa’s metabolism during tumourigenesis and progression highlighting glutamine’s role in PCa.

PII-Proteine, zu denen GlnB und GlnK zählen, sind ubiquitär verbreitete kleine Regulatorproteine, die den internen Stickstoffzustand der Zelle sensieren und weiterleiten und hierdurch maßgeblich an der Regulation des Stickstoffmetabolismus beteiligt sind.Ziel dieser Arbeit war es, das GlnK1-Protein aus dem methanogenen Archeaon Methanosarcina mazei Stamm Gö1 umfassend zu charakterisieren und seine potentielle Rolle in der Regulation des Stickstoffmetabolismus aufzuklären. Das M. mazei GlnK1-Protein weist den typischen Tyrosin51-Rest auf, der in Bakterien stickstoffabhängig posttranslationell modifiziert wird. Sowohl in vitro als auch in vivo Experimente haben jedoch gezeigt, dass GlnK1 in M. mazei nicht stickstoffabhängig modifiziert wird. Weitere strukturelle Unterschiede zu bakteriellen PII-Proteinen haben Experimente zur Bildung von Heterotrimeren aufgezeigt. Trotz dieser deutlichen Unterschiede haben Komplementationsversuche ergeben, dass das archaeelle GlnK-Protein in der Lage ist, E. coli GlnK funktionell zu komplementieren. Dieses läßt darauf schließen, dass das GlnK1-Protein in M. mazei auch in der Regulation des Stickstoffmetabolismus involviert ist. Um dieses zu bestätigen, wurde eine chromosomale M. mazei glnK1-Mutante generiert. Hierfür war es erforderlich, zunächst ein funktionelles System zur Transformation von M. mazei Gö1 zu entwickeln. Es gelang, (i) durch Selektion einer potentiellen spontanen Zellwandmutante von M. mazei, die eine stark verbesserte Plattierungseffizienz aufwies, sowie (ii) durch mehrere Modifizierungen des von W. Metcalf (Urbana) entwickelten Liposomen-vermittelten Transformationsprotokolls für Methanosarcina-Stämme M. mazei Gö1 genetisch zugänglich zu machen. Wachstumsanalysen des konstruierten M. mazei glnK1-Mutantenstamms zeigten einen partiell reduzierten Wachstumsphänotyp unter stickstofflimitierenden Bedingungen. Quantitative Reverse Transkriptions-PCR Analysen ausgewählter Gene ergaben allerdings, dass das GlnK1 keinen Einfluss auf die Transkription stickstoffregulierter Gene ausübt.Sowohl biochemische Experimente mit gereinigtem Enzym als auch in vivo Versuche zeigten jedoch, dass das GlnK1-Protein mit der Glutamin-Synthetase (GlnA) interagiert und hierdurch deren Enzymaktivität inhibiert. Ein aktivierender Effekt auf die GlnA Enzymaktivität wurde hingegen bei Anwesenheit von 2-Oxoglutarat beobachtet, welches den internen Stickstoffstatus wiederspiegelt. Aus der Gesamtheit der Ergebnisse läßt sich folgendes hypothetisches Regulationsmodel ableiten: Unter Stickstofflimitierung wird 2-Oxoglutarat akkumuliert, welches die Glutamine-Synthetase Aktivität stark stimuliert; bei einem Übergang zu Stickstoffüberschuss wird die Glutamine-Synthetase sowohl durch einen reduzierten 2-Oxoglutarat-Spiegel als auch durch direkte Protein-Interaktion mit GlnK1 inaktiviert. Letzteres dient der Feinregulation und ermöglicht schnell auf eine veränderte Stickstoffversorgung reagieren zu können.

Orchideoid mycorrhizal symbiosis (OM) can be found in nearly one tenth of higher plant species. This symbiosis is absolutely critical for orchids as they are unable to grow from seeds without external energy which is in nature provided by symbiotic fungi. The mechanism of transport between symbionts remains unknown. It is supposed that trehalose is one of the substances transported from fungi to plants as the source of energy. This thesis mainly aims to find out which other fungal saccharides could contribute to the process. The ability to utilize selected compounds was tested on protocorms of the common marsh orchid, Dactylorhiza majalis. The results showed that arabitol, erythritol, mannitol and sucralose are not utilized, while xylitol, sorbitol, glycerol and mannose are. Glutamin, an amino acid also suspected of participation in the OM transport, does not suffice as a source of energy. In orchids there were identified three groups of sequences coding for manitol dehydrogenase and two groups of sequences coding for sorbitol dehydrogenase. Key words: orchideoid mycorrhizal symbiosis, sugar alcohols, mannose, glutamine, carbon flow, energy flow, sorbitol dehydrogenase, in vitro