In the future, there should be a construction of bypasses for the residential areas of Rosice and Tetčice. The bypasses should be, according to the area planning, connected to road I/23 in the place of the existing T-junction of this road and road II/394, located to the east of the city Rosice. This connection will require the changing of the exisisting junction solutions. The thesis deals with the choice of the appropriate type of junctions and mainly contains the study of this designed interchange junction.

Hintergrund: Connexine (Cx) spielen eine wichtige Rolle bei Wachstum und Differenzierung. Die Angiogenese ist an vielen physiologischen und pathologischen Prozessen beteiligt. Jedoch ist noch unklar, ob Connexine einen Einfluss auf die Angiogenese haben. Fragestellung; In dieser Arbeit sollte die Rolle endothelialer Connexine an der Angiogenese untersucht werden. Methoden: Venöse Zellen der menschlichen Nabelschnur (HUVEC) wurden kultiviert bis sie subkonfluent waren. Vor der 3D Kultur im Matrigel wurden die Zellen entweder mit Nicotin, dem Gap Junction Inhibitor Palmitoleinsäure (PA), einem siRNA-Knockdown von entweder Cx37, Cx40 oder Cx43 oder mit Isoprenalin behandelt. Die Zellen wurden dann auf ein in vitro Angiogenese-Assay (3D-Kultur, Matrigel) gegeben und nach 18h wurden unterschiedliche Angiogeneseparameter erhoben, um die Komplexität der Angiogenese zu beurteilen. Änderungen der Expression der Cx mRNA- und Proteinexpression sowie der Kommunikation über Gap Junctions wurden mittels PCR, Immunfluoreszenzmikroskopie, Western Blot und Lucifer Yellow Dye Transfer untersucht. Bei Gewebeproben der A. mammaria von Rauchern und Nichtrauchern wurden mittels Immunofluoreszenzmikroskopie die Expression der Cx beurteilt. Ergebnisse: Die Behandlung mit spezifischer siRNA führte zu einer signifikanten Abnahme der Expression des jeweiligen Connexins in den HUVECs. Sowohl der Knockdown als auch die Behandlung mit PA verringerte die Kommunikation über Gap Junctions signifikant und reduzierte die Anzahl der Abzweigungen im Angiogenese-Assay. Der Knockdown des Cx43 und Cx40 sowie die Behandlung mit PA reduzierten ebenfalls die Komplexität des Musters im Matrigel-Assay. Nicotin führte zu einer Reduktion der Cx43- und Cx37-Proteinexpression, wohingegen Cx40 durch transskriptionelle Gegenregulation konstant gehalten wurde, sowie zu einer Abnahme der Länge der Kapillar-ähnlichen-Strukturen, der Anzahl der Abzweigungen und des Musters im Matrigelassay, während die Anzahl der Zellen zunahm. Die mRNA-Expression der Connexine war hingegen erhöht. In Gewebeproben von Rauchern konnte analog eine verminderte Expression von Cx43 und Cx37, aber nicht von Cx40, in der Intima gezeigt werden. Isoprenalin erhöhte die Proteinexpression der endothelialen Connexine und verbesserte sowohl die interzelluläre Kommunikation als auch das Muster im Matrigel-Assay. Ebenso waren die Kapillar-ähnlichen Strukturen im Vergleich zur Kontrolle länger. Schlussfolgerung: Aus den erhobenen Ergebnissen lässt sich der Schluss ziehen, dass Connexine bei der Angiogenese involviert sind, vor allem beim Vorgang der Verzweigung. Dies kann teilweise die Veränderung erklären, die eine Nicotinbehandlung auf die Angiogenese hat.

Gap Junction Kanäle sind wesentlich für die interzelluläre Kommunikation im Herzen. Die wichtigsten kardialen Gap Junction Proteine sind Connexin 43, Connexin 40 und in frühen Entwicklungsstadien Connexin 45. Da Katecholamine eine wichtige Rolle in der kardialen Physiologie bzw. Pathophysiologie spielen, sollte geklärt werden, ob Katecholamine die Expression von Connexin 40 und Connexin 43 beeinflussen. Es wurden neonatale Rattenkardiomyozyten in Zellkultur 24 Stunden mit aufsteigenden Noradrenalinkonzentrationen (1-10000 nM) (physiologischer Agonist für α-und β-Adrenozeptoren) inkubiert. Hier zeigte sich ein signifikanter Anstieg der Connexin 43 Expression, während die Connexin 40 Expression nicht beeinflußt wurde. Um zu zeigen über welchen Adrenozeptor (α oder β) die Hochregulation von Cx 43 durch Noradrenalin erfolgt, wurden die Zellkulturen in zwei weiteren Versuchsreihen zusätzlich mit einem β-Blocker (Propranolol 100µM) bzw. einem α- Blocker (Prazosin 10 µM) über 24 Std. inkubiert. Hier zeigte sich eine deutliche Inhibierung des Noradrenalineffektes durch die Blockade der α-Rezeptoren durch Prazosin. Eine Blockade der β-Rezeptoren hatte keinen inhibitorischen Effekt auf die Hochregulation der Expression von Cx 43 durch Noradrenalin. Es kam hier sogar zu einer verstärkten Expression verglichen mit der Cx 43 Expression unter Noradrenalin ohne Rezeptorblockade. Desweiteren wurde überprüft, ob es auch unter der Behandlung von Sprague– Dawley-Ratten mit einem β-Mimetikum (Isoprenalin) bzw. einem α-Mimetikum (Phenylephrin) zu einer Veränderung der Connexinexpression kommt. Die Western Blot Analysen ergaben hierbei wieder einen α-Rezeptoren vermittelten Effekt, indem es zu einem wesentlichen Konzentrationsanstieg von Connexin 43 unter der Behandlung mit Phenylephrin kam.

Die größte Proteinfamilie des TJ-Komplexes stellen die 27 bisher beim Säuger bekannten Claudine dar. Claudin-3 (CLDN3) ist ein ubiquitär exprimiertes TJ-Protein, dessen Rolle in vivo jedoch unbekannt ist. Um Einblicke in dessen physiologische Funktion zu bekommen, wurde für diese Arbeit ein Claudin-3-defizientes Mausmodell mittels der konditionalen Gentargeting-Technologie generiert. Zur Erstellung des Targetingvektors wurde eine „Recombineering“-basierte Methode ausgewählt. Die Cldn3-deletierten Mäuse waren lebensfähig und in der Lage sich fortzupflanzen. Jedoch unterlag die Genotypverteilung aus den Verpaarungen heterozygoter Tiere nicht den Mendelschen Regeln. Es wurden weniger Cldn3(-/-) Tiere geboren. Funktionelle Analysen von Leber und Nieren, mit Ausnahme eines erhöhten Urin pH-Wertes, lieferten keine Auffälligkeiten. Elektrophysiologische Analysen am Colon zeigten keine Unterschiede zwischen Cldn3(-/-) und Cldn3(+/+) Mäusen. Der transepitheliale Widerstand, die Permeabilität für Natrium- und Chloridionen sowie für große ungeladene Moleküle waren in den Knockout-Mäusen unverändert. Die histologische Auswertung von Speicheldrüse, Niere und Leber zeigte jedoch bei alternden Tieren eine vermehrte Migration von Zellen lymphatischen Ursprungs ins Gewebe. Die Infiltrate waren zum größten Teil perivaskulär lokalisiert und weisen eine follikelähnliche Form auf. Immunohistologische Färbungen identifizierten die Zellen als T- und B-Zellen. Microarray-basierte Transkriptomanalysen in acht Wochen alten Tiere zeigten, dass vermutlich andere Claudine den Verlust von Cldn3 kompensieren. In der Leber wurden neben differenziell regulierten TJ-Proteinen auch Transkripte identifiziert, die mit der Zelladhäsion, Zellkommunikation und Signalweitergabe assoziiert sind. Die ersten Daten des Cldn3-Defizienzmodells liefern eine interessante Basis für weitere Studien in eine ganz neue Richtung. / Claudins are the largest and most important protein family within the TJ. Claudin-3 (CLDN3) is a ubiquitously expressed TJ protein, which functional role in vivo is still unknown. To gain insight into its physiological function a claudin-3 deficient mouse model has been generated using the conditional gene targeting technology. A "recombineering"-based method was chosen to create the targeting vector. The Cldn3 deficient mice were viable and fertil. Genotype distribution from hereozygous mating did not follow Mendelian rules: fewer Cldn3(-/-) animals were born and possible pointing at a prenatal lethality. Functional studies of liver and kidney, with the exception of elevated urine pH, revealed no abnormalities. Electrophysiological analyzes on colon shown no differences between the Cldn3(-/-) and Cldn3(+/+) mice. The transepithelial resistance, the permeability of sodium and chloride as well as uncharged molecules were unchanged in the knockout mice. Histological analyses of salivary gland, kidney and liver in aging animals showed an increased migration of cells with lymphathic origin into the tissue. The infiltrates were mostly localized perivascular and have a follicle form and would be identified as T- and B-lymphocytes via immunohistological analysis. Microarray-based analyses of eight week old animals suggest, that other Claudins are differentially expressed, thereby compensating for the loss of Cldn3. In the liver we identified differentially regulated TJ proteins, as well as deregulated transcripts that are associated with cell adhesion, cell communication and signal transduction. The first data of the Cldn3 knockout mouse model showed this a basis for further studies in a novel direction.

Diese Arbeit präsentiert eine vollständige quantenmechanische Beschreibung eines Systems bestehend aus einem Molekül und einem metallischem Nanopartikel (MNP) in der Gegenwart eines Strahlungsfeldes. Zuerst wird ein System aus einem Molekül und einem Gold-MNP betrachtet. Das Emissionsund Absorptionsspektrum zeigt viele scharfe molekulare Schwingungssatelliten auf einem breiten Plasmonmaximum. Eine Verstärkung der Schwingungssatelliten um drei Größenordnungen ist auf effiziente Absorption und Emission durch die MNP zurückzuführen. Dann wird ein System aus einer molekularen Kette mit einem Gold-MNP untersucht. Alle zuvor genannten Phänomene treten auch hier auf, jedoch werden die Schwingungssatelliten durch das Exzitonenband der molekularen Kette ersetzt. Anschließend wird ein Nano-Laser aus vielen Molekülen und einem Gold-MNP betrachtet. Die Moleküle werden durch inkohärentes optisches Pumpen angeregt. Dabei wird eine starke Plasmonanregung durch die gemeinsame Kopplung an die Moleküle erreicht. Die Photonenemission des Lasers zeigt, dass die Intensität ansteigt, während die Linienbreite schmaler wird. Die Korrelationsfunktion in zweiter Ordnung für die Photonen in Verbindung mit der schmaler Emission könnte dabei sogar einen Hinweis auf Lasing geben. Zuletzt wird eine Nanoverbindung aus einem Molekül und zwei sphärischen metallischen Elektroden betrachtet. Das Molekül wird durch den sequentiellen Ladungstransfer angeregt. Durch die Kopplung an die Moleküle werden die Elektrodenplasmonen angeregt. Die Photonenemission der Verbindung zeigt, dass die scharfen molekularen Schwingungssatelliten um das Tausendfache verstärkt werden. Anschließend ist ein System aus zwei pyramidalen Elektroden, die seitlich von zwei Gold-MNP eingeschlossen werden, untersucht. Hier können die Schwingungssatelliten einzeln verstärkt werden, indem der Abstand zwischen den MNP variiert wird. Wir zeigen auch, dass das Lasing in einer Verbindung aus vielen Molekülen theoretisch möglich ist. / This thesis presents a unified quantum description of the combined molecule-metal nano-particle system in the presence of a radiation field. Firstly, a single molecule coupled to a gold nano-sphere is investigated. The emission and absorption spectrum show many sharp molecular vibrational satellites over one broad plasmon peak. The three orders of magnitude enhancement of the vibrational satellites is due to the great ability of the sphere to absorb and emit photons. Secondly, a molecular chain coupled to a gold nano-sphere is investigated. All the phenomena mentioned above appear also for such system, except that the vibrational satellites are replaced by the Frenkel exciton band of the molecular chain. Thirdly, a plasmonic nano-laser consisting of many dye molecules and a gold nano-sphere is considered. The molecules are initially excited by incoherent optical pump. The strong plasmon excitation of the sphere is achieved due to the concerted coupling with the molecules. The emission of the laser shows that the intensity is enlarged while the line-width is reduced. The second-order correlation function of photons together with the emission narrowing can be utilized to determine lasing operation. Finally, a nano-junction formed by a molecule and two spherical metallic leads is investigated. The molecule is excited through sequential electron transfer. The lead plasmons get excited due to the coupling with the excited molecule. The emission of the junction shows that the molecular vibrational satellites are about one thousand times enhanced by the lead plasmons. Then, a junction with two pyramidal metallic leads sandwiched by two gold nano-spheres is investigated. The simulations show that the molecular vibrational satellites can be selectively enhanced by varying the inter-sphere distance. It is also proved that the lasing can be realized by a junction with many molecules.

In multizellulären Organismen bilden Epithel- und Endothelzellen die äußere Begrenzung innerer und äußerer Körperoberflächen bzw. kleiden die Blutgefäße aus. So schaffen sie abgegrenzte Organkompartimente mit individuellen, der jeweiligen Funktion angepassten Bedingungen. Dazu muss die parazelluläre Diffusion von Stoffen eingeschränkt werden. Die Abdichtung des parazellulären Spalts erfolgt durch tight junctions (TJ). Claudine (Cld) bilden das strukturelle Rückgrat der TJ. Im Rahmen dieser Arbeit wurde erstmalig gezeigt, dass einzelne Aminosäuren der zweiten extrazellulären Schleife (2. EZS) eines Claudins für die parazelluläre Dichtigkeit essentiell sind. Da endogene TJ-Stränge fast ausschließlich aus mindestens zwei verschiedenen Claudinen aufgebaut sind, wurde die Wirkung von Aminosäuresubstitutionen in der 2. EZS von Cld5 auf die parazelluläre Dichtigkeit in einer claudinheterogenen Umgebung analysiert. Dafür wurden verschiedene Cld5-Mutanten stabil in MDCK-II-Zellen exprimiert. Die Aminosäuresubstitutionen in der 2. EZS von Cld5 führten nicht nur zum Verlust der durch Cld5wt bedingten parazellulären Abdichtung, sondern darüber hinaus zu einer geringeren parazellulären Dichtigkeit im Vergleich zur Vektorkontrolle. In einem weiteren Teil dieser Arbeit wurde mit einem Peptid, dessen Sequenz der C-terminalen Hälfte der 1. EZS von Cld1 entsprach (Cld153-81), eine reversible Öffnung der TJ von epithelialen Zelllinien erzielt. Mit dem N-terminal verkürzten Clostridium perfringens Enterotoxin-Fragment CPE194-319 wurde ebenfalls eine Reduktion der parazellulären Dichtigkeit von Epithelzellen erzielt. Insgesamt tragen die Untersuchungen dieser Arbeit zu einem besseren Verständnis der durch Claudine vermittelten Abdichtung des parazellulären Spalts bei. Darüber hinaus bieten Cld153-81 und CPE194-319 neue Perspektiven für eine gezielte therapeutische Öffnung der TJ, um beispielsweise die Wirkstoffzufuhr ins Gehirn zu verbessern. / Epithelial and endothelial cells form the external lining of outer and inner body surfaces and blood vessels of multicellular organisms. Thus, they create separate compartments each exhibiting an environment optimally adjusted to their respective function. To build up such compartments epithelial and endothelial cells have to restrict the paracellular diffusion of substances. The paracellular cleft is sealed by tight junctions (TJ). In electron microscopical images TJs appear as a network of intermembranous strands in the apical region of the lateral cell membrane of epithelial and endothelial cells. Claudins (Cld) form the structural backbone of TJs. The present study provided evidence for the first time that single amino acids of the second extracellular loop (ECL) of a claudin are essential for the paracellular tightness of epithelial cells. The effect of single amino acid substitutions of the second ECL of Cld5 were studied in cells expressing various other endogenous claudins except Cld5. Point mutants of Cld5 were stably expressed in MDCK-II cells. While the expression of Cld5wt caused increased paracellular tightness, this effect was completely abolished by the Cld5 point mutants. Furthermore, the mutants even decreased the paracellular permeation of certain substances compared with the vector control. Further findings of the present study demonstrated that a peptide corresponding to the C-terminal half of the first ECL of Cld1 is capable of opening the TJ in a reversible manner. Using an N-terminal fragment of clostridium perfringens enterotoxin (CPE194-319) a reduction of the paracellular tightness of epithelial cells was demonstrated. Taken together, the findings of the present study contribute to a better understanding of the sealing of the paracellular cleft by claudins. Furthermore, Cld153-81 und CPE194-319 open new perspectives for a targeted therapeutic opening of the TJs suited for enhancing the transport of active substances into diseased tissue.

Chronisch entzündliche Darmerkrankungen stellen eine Gruppe von chronischen, häufig in Schüben verlaufenden Erkrankungen mit rezidivierenden Entzündungen des Gastrointestinaltraktes dar. Es konnte gezeigt werden, dass eine gestörte Barrierefunktion einen wichtigen Schritt für die Pathogenese darstellt und dass das Zytokin Tumornekrosefaktor alpha (TNF) eine entscheidende Rolle dabei spielt. Die Rolle der kleinen GTPase RhoA bei der TNF-induzierten Barrieredysfunktion ist aufgrund der Komplexität der Signalwege nicht vollständig verstanden. Daher sollte der Einfluss von RhoA und der RhoA Effektorkinase PKN auf diese Prozesse in vitro mit Hilfe eines induzierbaren Expressionssystems untersucht werden, welches die kontrollierte Expression einer konstitutiv aktiven (KA) RhoA- und PKN-Mutante sowie einer dominant negativen (DN) PKN-Mutante ermöglichte. Die Induktion der KA RhoA Expression führte zu einer Störung der epithelialen Barriere. Eine simultane Interferon-gamma und TNF-Behandlung resultierte ebenfalls in einer gestörten Barrierefunktion, welche in KA RhoA Zellen weniger stark ausgeprägt war. Die TNF-Behandlung führte zu einer Aktivierung von PKN, weshalb dieses Protein ein Kandidat für die Vermittlung dieser Effekte darstellte. Inhibition von PKN mit Inhibitoren oder der Expression der DN Mutante führten zu einer Aggravierung der TNF-induzierten Barrieredysfunktion, welche durch eine Verringerung des transepithelialen elektrischen Widerstandes und eine erhöhte Ionenpermeabilität charakterisiert war. Diese Veränderungen wurden von einer Erhöhung des Myosin Leichtketten und NF-kappaB p65-Phosphorylierungsniveaus sowie von morphologischen Veränderungen begleitet. Im Gegensatz dazu konnten diese Veränderungen durch die Expression der KA PKN Variante abgeschwächt bzw. verhindert werden. Diese Ergebnisse liefern Hinweise auf eine potenzielle Rolle der RhoA Effektorkinase PKN bei der Modulation der TNF-induzierten Barrieredysfunktion in intestinalen Epithelzellen. / Inflammatory bowel diseases are relapsing systemic inflammatory diseases of the gastrointestinal tract associated with high morbidity and costs. A plethora of studies demonstrated that impaired intestinal barrier function is a key step in the pathogenesis of inflammatory bowel diseases and that the cytokine tumor necrosis factor alphpa (TNF) is of pivotal importance for this effect. Although the small GTPase RhoA has been implicated in the control of tight junction function, its role in TNF induced barrier dysfunction is not entirely understood due to the complexity of its downstream signaling pathways. Therefore, the contribution of RhoA and its effector kinase PKN on TNF induced barrier dysfunction was investigated in vitro. An inducible expression system that allowed the doxycyline controlled expression of a constitutively active (CA) RhoA and PKN mutant as well as a dominant negative (DN) PKN mutant was generated. Induction of CA RhoA expression led to an impaired epithelial barrier. Simultaneous Interferon-gamma and TNF treatment also resulted in barrier perturbation, but this defect was attenuated when CA RhoA was expressed. As treatment with TNF resulted in activation of the RhoA effector kinase PKN, this protein constitutes a candidate molecule for the mediation of these effects. Inhibition of PKN by inhibitory compounds as well as expression of a dominant negative PKN mutant aggravated TNF-induced barrier dysfunction, characterized by a decline in transepithelial electrical resistance and increased ion permeability. These alterations were accompanied by an increase in myosin light-chain and NF-kappaB p65 subunit phosphorylation level as well as morphological changes of the tight junctions. Conversely, expression of a CA PKN mutant attenuated or prevented these changes. These results provide support for a potential role of the RhoA effector kinase PKN in modulating the barrier disrupting effects of TNF in the intestinal epithelium.

Le contenu de ce rapport vise à résumer l'ensemble des activités de recherche que j'ai menées durant ces dernières 10 années ainsi que les perspectives et les projets pour les années à venir. Le dossier se scinde en plusieurs parties. La première partie de mon rapport expose mes travaux scientifiques effectués. Leur contenu s'intègre dans le cadre de l'électronique de spin et repose essentiellement sur l'étude du magnétisme et du transport polarisé en spin dans des systèmes de jonctions tunnel magnétiques. Ce travail m'a amené à élaborer des systèmes type jonctions tunnel magnétiques et à étudier la corrélation entre leurs propriétés magnétiques et leurs propriétés de transport polarisé en spin à des échelles macroscopiques et microscopiques. Les travaux sur les JTMs epitaxiees ont démontré qu'une physique au-delà du modèle des électrons libres gouverne le transport électronique dans les systèmes cristallins. La mise en évidence directe de la corrélation entre la structure électronique et chimique de l'interface métal oxyde et le transport tunnel polarisé en spin montre un fort potentiel pour le contrôle des caractéristiques magnéto-électriques de dispositifs spintroniques. Les études actuelles sur les effets de cohérence électronique dans des structures epitaxiees à multiples barrières tunnel et le contrôle de propriétés magnétiques par des courants de spin hors-équilibre ouvrent la voie vers une nouvelle physique et de nouvelles applications. D'une part, la complexité des mécanismes de transport dans les systèmes épitaxies a généré un important investissement personnel dans les techniques de calcul de structure électronique ab-initio ainsi que dans la création des outils de modélisation des propriétés magnétiques et de transport tunnel. D'autre part, du point de vue expérimental, l'ensemble des techniques que j'ai utilise regroupe l' épitaxie par jets moléculaires et la pulvérisation cathodique en ce qui concerne l' élaboration des échantillons, ainsi que des méthodes de caractérisation in situ (diffraction d' électrons RHEED, spectroscopie Auger) ou ex-situ (AFM pour la structure, MFM pour le micro magnétisme, VSM et e et Kerr pour le magnétisme macroscopique, et des diverses techniques de mesure électriques sous champ pour le magneto-transport). Une deuxième partie du rapport résume des résultats récents obtenus sur des systèmes tunnel complexes. Une autre partie du rapport résumé mes objectifs et projets de recherche pour les années à venir. Ils consistent a poursuivre les études de magnétisme et transport polarise en spin dans des hétéro-structures complexes de faible dimensionnalité avec un accent tout particulier vers le développement d'un axe théorique orienté vers la modélisation du transport électronique par des techniques type ab-initio. Dans un rapport annexe , je présente mon Curriculum Vitae, ma production scientifique, et un résumé des activités que j'ai effectuées dans l'enseignement, l'administration de la recherche, la participation a des contrats et des responsabilités collectives.

Saccharomyces cerevisiae HOP1, which encodes a component of the synaptonemal complex, plays an important role in both gene conversion and crossing over between homologs, as well as enforces the meiotic recombination checkpoint control over the progression of recombination intermediates. The zinc-finger motif (Znf) 348CX2CX19CX2C374) of Hop1 is crucial for its function in meiosis, since mutation of conserved Cys371 to Ser in this motif results in a temperature-sensitive phenotype, which is defective in sporulation and meiosis. The direct role for Hop1 or its ZnF in the formation of joint molecules and checkpoint control over the progression of meiotic recombination intermediates is unknown. To understand the underlying biochemical mechanism, we constructed a series of recombination intermediates. Hop1 or its ZnF were able to bind different recombination intermediates. Interestingly, the binding affinity of Hop1 and its ZnF was much higher for the Holliday junction as compared to other recombination intermediates. The complexes of Hop1 or its ZnF with the Holliday junction were stable and specific as shown by NaCl titration and competition experiment. Hop1 and its ZnF blocked BLM helicase-induced unwinding of the Holliday junction, indicating that the interaction between Hop1 and its ZnF with the Holliday junction is specific. DNase I footprinting experiment showed that Hop1 or its ZnF bind to the center of the Holliday junction. 2-aminopurine fluorescence and KMnO4 experiments showed that Hop1 or its ZnF can distort the Holliday junction in a 2-fold symmetrical manner. The molecular modeling study showed that Hop1 ZnF folded into unique helix-loop-helix motif and bound to center of the Holliday junction. In summary, this study shows that Hop1 protein or its ZnF interact specifically with the Holliday junction and distort its structure. Taken together, these results implicate that Hop1 protein might coordinate the physical monitoring of meiotic recombination intermediates during the process of branch migration and that Hop1 ZnF acts as a structural determinant of Hop1 protein functions.

Silicon carbide (SiC) has higher breakdown field strength than silicon (Si), which enables thinner and more highly doped drift layers compared to Si. Consequently, the power losses can be reduced compared to Si-based power conversion systems. Moreover, SiC allows the power conversion systems to operate at high temperatures up to 250 oC. With such expectations, SiC is considered as the material of choice for modern power semiconductor devices for high efficiencies, high temperatures, and high power densities. Besides the material benefits, the typeof the power device also plays an important role in determining the system performance. Compared to the SiC metal-oxide semiconductor field-effect transistor (MOSFET) and bipolar junction transistor (BJT), the SiC junction field-effect transistor (JFET) is a very promising power switch, being a voltage-controlled device without oxide reliability issues. Its channel iscontrolled by a p-n junction. However, the present JFETs are not optimized yet with regard to on-state resistance, controllability of threshold voltage, and Miller capacitance. In this thesis, the state-of-the-art SiC JFETs are introduced with buried-grid (BG) technology.The buried grid is formed in the channel through epitaxial growth and etching processes. Through simulation studies, the new concepts of normally-on and -off BG JFETs with 1200 V blocking capability are investigated in terms of static and dynamic characteristics. Additionally, two case studies are performed in order to evaluate total losses on the system level. These investigations can be provided to a power circuit designer for fully exploiting the benefit of power devices. Additionally, they can serve as accurate device models and guidelines considering the switching performance. The BG concept utilized for JFETs has been also used for further development of SiC junctionbarrier Schottky (JBS) diodes. Especially, this design concept gives a great impact on high temperature operation due to efficient shielding of the Schottky interface from high electric fields. By means of simulations, the device structures with implanted and epitaxial p-grid formations, respectively, are compared regarding threshold voltage, blocking voltage, and maximum electric field at the Schottky interface. The results show that the device with an epitaxial grid can be more efficient at high temperatures than that with an implanted grid. To realize this concept, the device with implanted grid was optimized using simulations, fabricated and verified through experiments. The BG JBS diode clearly shows that the leakage current is four orders of magnitude lower than that of a pure Schottky diode at an operation temperature of 175 oC and 2 to 3 orders of magnitude lower than that of commercial JBS diodes. Finally, commercialized vertical trench JFETs are evaluated both in simulations andexperiments, while it is important to determine the limits of the existing JFETs and study their performance in parallel operation. Especially, the influence of uncertain parameters of the devices and the circuit configuration on the switching performance are determined through simulations and experiments. / Kiselkarbid (SiC) har en högre genombrottsfältstyrka än kisel, vilket möjliggör tunnare och mer högdopade driftområden jämfört med kisel. Följaktligen kan förlusterna reduceras jämfört med kiselbaserade omvandlarsystem. Dessutom tillåter SiC drift vid temperatures upp till 250 oC. Dessa utsikter gör att SiC anses vara halvledarmaterialet för moderna effekthalvledarkomponenter för hög verkningsgrad, hög temperature och hög kompakthet. Förutom materialegenskaperna är också komponenttypen avgörande för att bestämma systemets prestanda. Jämfört med SiC MOSFETen och bipolärtransistorn i SiC är SiC JFETen en mycket lovande component, eftersom den är spänningsstyrd och saknar tillförlitlighetsproblem med oxidskikt. Dess kanal styrs an en PNövergång. Emellertid är dagens JFETar inte optimerade med hänseende till on-state resistans, styrbarhet av tröskelspänning och Miller-kapacitans. I denna avhandling introduceras state-of-the-art SiC JFETar med buried-grid (BG) teknologi. Denna åstadkommes genom epitaxi och etsningsprocesser. Medelst simulering undersöks nya concept för normally-on och normally-off BG JFETar med blockspänningen 1200 V. Såvä statiska som dynamiska egenskper undersöks. Dessutom görs två fallstudier vad avser totalförluster på systemnivå. Dessa undersökningar kan vara värdefulla för en konstruktör för att till fullo utnyttja fördelarna av komponenterna. Dessutom kan resultaten från undersökningarna användas som komponentmodeller och anvisningar vad gäller switch-egenskaper. BG konceptet som använts för JFETar har också använts för vidareutveckling av så kallade JBS-dioder. Speciellt ger denna konstruktion stora fördelar vid höga temperature genom en effektiv skärmning av Schottkyövergången mot höga elektriska fält. Genom simuleringar har komponentstrukturer med implanterade och epitaxiella grids jämförst med hänseende till tröskelspänning, genombrottspänning och maximalt elektriskt fält vid Schottky-övergången. Resultaten visar att den epitaxiella varianten kan vara mer effektiv än den implanterade vid höga temperaturer. För att realisera detta concept optimerades en komponent med implanterat grid med hjälp av simuleringar. Denna component tillverkades sedan och verifierades genom experiment. BG JBS-dioden visar tydligt att läckströmmen är fyra storleksordningar lägre än för en ren Schottky-diod vid 175 oC, och två till tre storleksordningar lägre än för kommersiella JBS-dioder. Slutligen utvärderas kommersiella vertical trench-JFETar bade genom simuleringar och experiment, eftersom det är viktigt att bestämma gränserna för existerande JFETar och studera parallelkoppling. Speciellt studeras inverkan av obestämda parametrar och kretsens konfigurering på switchegenskaperna. Arbetet utförs bade genom simuleringar och experiment. / <p>QC 20150915</p>