Die Arbeit widmet sich der Frage, ob sich die etablierte Technik des modellbasierten Testens (MBT) auf eine spezielle Art von Software-Komponentensystemen, den dynamischen Komponentensystemen (DCS), anwenden lässt. DCS bieten die besondere Eigenschaft, dass sich die Komposition der Komponenteninstanzen zur Laufzeit ändern kann, da in solchen Systemen jede Komponenteninstanz einen Lebenszyklus aufweist. Damit ist es möglich, im laufenden Betrieb einzelne Komponenten im Softwaresystem zu aktualisieren oder dem System neue hinzuzufügen. Derartige Eingriffe führen dazu, dass die von den Komponenteninstanzen bereitgestellte Funktionalität jederzeit eingeschränkt oder unverfügbar werden kann. Diese Eigenschaft der DCS macht die Entwicklung von Komponenten schwierig, da diese in ihrem potentiellen Verhalten darauf vorbereitet werden müssen, dass die von ihnen jeweils benötigte und genutzte Funktionalität nicht ständig verfügbar ist. Ziel dieser Dissertation ist es nun, einen systematischen Testansatz zu entwickeln, der es erlaubt, bereits während der Entwicklung von DCS-Komponenten Toleranzaussagen bzgl. ihrer dynamischen Verfügbarkeit treffen zu können. Untersucht wird, inwieweit bestehende MBT-Ansätze bei entsprechender Anpassung für den neuen Testansatz übernommen werden können. Durch die in der Dissertation entwickelten Ansätze sowie deren Implementierung und Anwendung in einer Fallstudie wird gezeigt, dass eine systematische Testfallgenerierung für dynamische Komponentensysteme mit Hilfe der Anwendung und Anpassung von modellbasierten Testtechnologien erreicht werden kann. / This dissertation devotes to the question whether the established technique of model based testing (MBT) can be applied to a special type of software component systems called dynamic component systems (DCSs). DCSs have the special characteristic that they support the change of component instance compositions during runtime of the system. In these systems, each component instance exhibits an own lifecycle. This makes it possible to update existing, or add new components to the system, while it is running. Such changes cause that functionality provided by the component instances may become restricted or unavailable at any time. This characteristic of DCSs makes the development of components difficult because required and used functionality is not available all the time. The goal of this dissertation is to develop a systematic testing approach which allows to test a component’s tolerance to dynamic availability during development time. We analyze, to what extend existing MBT approaches can be reused or adapted. The approaches of this dissertation has been implemented in a software prototype. This prototype has been used in a case study and it has been showed, that systematic test generation for DCSs can be done with the help of MBT.

Mittels Quorum sensing können Bakterienzellen die Expression von Genen Zelldichte-abhängig steuern. Dies spielt eine besondere Rolle bei der Expression von Virulenzfaktoren oder Antibiotikaproduktion, der Biofilmentwicklung oder Phänomenen wie genetischer Kompetenz, Sporulation oder Biolumineszenz. Vibrio harveyi, ein Gram-negativer, mariner, frei lebender Organismus, reguliert die Expression von Biolumineszenz-Genen Zelldichte-abhängig nach dem Prinzip des Quorum sensing und sollte im Rahmen dieser Arbeit als Modell für die Mechanismen der Signaltransduktion untersucht werden. Dazu wurden die Proteine der Lux-Signaltransduktionskaskade heterolog in E. coli überexprimiert und teilweise gereinigt. Mittels in vitro Phosphorylierung konnten die enzymatischen Aktivitäten der Proteine erstmals biochemisch charakterisiert werden. Für die Hybridsensorkinase LuxN konnte neben einer Kinase-Aktivität ein Phosphotransfer auf das Histidin-Phosphotransferprotein LuxU gezeigt werden. Die Autophosphorylierungsaktivität ist dabei eindeutig von der Konzentration des Signalmoleküls, eines Acyl-Homoserinlaktons, abhängig. Eine ebenfalls eindeutig nachgewiesene Phosphatase-Aktivität von LuxN, die zur Dephosphorylierung von LuxU führt, war dagegen konstitutiv. Damit konnte ein auf biochemischen Daten basierendes Modell der Signaltransduktion von V. harveyi postuliert werden. Basierend auf den Ergebnissen von Topologieuntersuchungen mittels luxN-Reportergenfusionen und Protease-Zugänglichkeitsstudien konnten neue Hinweise auf die Membrantopologie der Hybridsensorkinase ermittelt werden. Diese lassen auf ein Modell mit neun Transmembranhelices schließen, bei der der N-terminus des Proteins im Periplasma der Zelle lokalisiert zu sein scheint.