Das Bakterium Legionella pneumophila vermehrt sich in Alveolarmakrophagen und kann zu einer Pneumonie, der Legionärskrankheit, führen. Phospholipasen können zur bakteriellen Pathogenität beitragen, indem sie den Wirt durch Zerstörung von Lipidstrukuren schädigen, oder über die Generation von „second messengern“ immunmodulatorisch wirken. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die prominenteste zell-assoziierte und hämolytische Phospholipase A/Lysophospholipase A (PlaB) von L. pneumophila Corby charakterisiert und auf eine mögliche Virulenzassoziation hin untersucht. Die Bestimmung des Transkriptionsstartpunktes von plaB ermöglichte die Identifikation einer möglichen sigma70-Bindungsstelle. Die Transkriptionsrate ist relativ gering und nimmt zur stationären Phase hin ab, das Enzym ist vorwiegend exponentiell aktiv. Enzymatisch aktives PlaB-Protein ist zumindest zum Teil auf der oberflächenexponierten Seite der äußeren Membran lokalisiert. Der Transport des PlaB-Proteins ist nicht vom Tat-abhängigen Transport oder den Sekretionssystemen des Typ I, II oder IVB abhängig. Im Meerschweinchenmodell konnte eine Virulenzassoziation von PlaB nachgewiesen werden. PlaB-defiziente Bakterien zeigten eine geringere Replikationsrate in den Lungen und eine verminderte Kolonisierung der Milz. Vergleichende histologische Studien zeigten eine schwächer ausgeprägte Inflammation und Zerstörung der Lungen nach Infektion mit der plaB-Mutante. Somit handelt es sich bei PlaB um ein innerhalb der Spezies Legionella sehr weit verbreitetes Protein, welches in L. pneumophila Corby vorwiegend vor dem Eintritt in die stationäre Phase exprimiert wird. Enzymatisch aktives PlaB-Protein ist an der oberflächenexponierten Seite der äußeren Membran zu finden und spielt eine wichtige Rolle bei der Entstehung der Legionellen-Pneumonie. / The bacterium Legionella pneumophila replicates inside of alveolar macrophages and causes a severe pneumonia, the Legionnaires` disease. Bacterial phospholipases are well known virulence factors. Some cause cell lysis by pore formation, others generate second messengers and modulate the inflammatory response of the host. The aim of this work was to further characterize the major cell-associated hemolytic phospholipase A/lysophospholipase A activity (PlaB) of L. pneumophila Corby and to investigate a possible role of PlaB as virulence factor. Determination of the transcriptional start site of plaB allowed the identification of a possible sigma70-binding site. The transcription rate is relatively weak and decreases from exponential to stationary phase and enzymatic activity is most prominent in the exponential growth phases. Enzymatically active PlaB-protein is at least in parts localised on the surface-exposed side of the outer membrane. Studies with mutants of the Tat-dependent pathway and the type I, II, IVB secretion systems showed that these pathways are not involved in secretion of the PlaB-protein. Infection of guinea pigs revealed that PlaB plays an important role in proliferation of the bacteria in the lungs and dissemination to the spleen. Comparative histological studies revealed a less extensive inflammation and destruction of the lungs infected with the plaB-mutant strain. In summary, this work revealed that PlaB is a protein which is widespread within Legionella species. In L. pneumophila Corby, it is primarily expressed and active before stationary phase. Enzymatically active PlaB-protein is at least in parts located at the surface-exposed side of the outer membrane and contributes to the establishment of Legionnaires` disease.

Syftet med arbetet är att konstruera en vardaglig jacka som fungerar oavsett väder, genom att undersöka krav och behov, kartlägga tillgängliga metoder, samt möjligheter att enbart använda ytbehandling som regnskydd. Kraven ställs genom att studera litteratur, samt genom en enkätundersökning. Metoderna att uppnå vattentäta textilier kategoriseras i tre grupper; mikroporösa beläggningar och laminat, hydrofila beläggningar och laminat och väldigt tätvävt material. Dess egenskaper presenteras i rapporten, framförallt tätvävt material som visade sig vara det mest passande material för jackans syfte. Möjligheten att uppnå tillräcklig vattentäthet med enbart ytbehandling testades genom att behandla olika bomullstyger, med ytbehandlingar av olika substanser. För att utvärdera effekten utfördes ett spraytest. Det visade sig att ytbehandling ger en begränsad vattenskyddande effekt, vilket inte är tillräcklig för målgruppens behov. En kombination av tätvävt material som kompletteras med membran på de mest utsatta områdena, axlar och övre delen av ryggen samt bröstet ger ett komplett skydd och kan samtidigt konstrueras utan att se teknisk ut. / Program: Textilingenjörsutbildningen

In der vorliegenden Arbeit werden die Eigenschaften geschlossener fluider Membranen, sogenannter Vesikeln, bei endlichen Temperaturen untersucht. Dies beinhaltet Betrachtungen zur Form freier Vesikeln, eine Untersuchung des Adhäsionsverhaltens von Vesikeln an planaren Substraten sowie eine Untersuchung der Eigenschaften fluider Vesikeln in eingeschränkten Geometrien. Diese Untersuchungen fanden mit Hilfe von Monte-Carlo-Simulationen einer triangulierten Vesikeloberfläche statt. Die statistischen Eigenschaften der fluktuierenden fluiden Vesikeln wurden zum Teil mittels Freier-Energie-Profile analysiert. In diesem Zusammenhang wurde eine neuartige Histogrammethode entwickelt.<br><BR> Die Form für eine freie fluide Vesikel mit frei veränderlichem Volumen, die das Konfigurationsenergie-Funktional minimiert, ist im Falle verschwindender Temperatur eine Kugel. Mit Hilfe von Monte-Carlo-Simulationen sowie einem analytisch behandelbaren Modellsystem konnte gezeigt werden, daß sich dieses Ergebnis nicht auf endliche Temperaturen verallgemeinern lässt und statt dessen leicht prolate und oblate Vesikelformen gegenüber der Kugelgestalt überwiegen. Dabei ist die Wahrscheinlichkeit für eine prolate Form ein wenig gröoßer als für eine oblate. Diese spontane Asphärizität ist entropischen Ursprungs und tritt nicht bei zweidimensionalen Vesikeln auf. Durch osmotische Drücke in der Vesikel, die größer sind als in der umgebenden Flüssigkeit, lässt sich die Asphärizität reduzieren oder sogar kompensieren. Die Übergänge zwischen den beobachteten prolaten und oblaten Formen erfolgen im Bereich von Millisekunden in Abwesenheit osmotisch aktiver Partikel. Bei Vorhandensein derartiger Partikel ergeben sich Übergangszeiten im Bereich von Sekunden.<br><br> Im Rahmen der Untersuchung des Adhäsionsverhaltens fluider Vesikeln an planaren, homogenen Substraten konnte mit Hilfe von Monte-Carlo-Simulationen festgestellt werden, dass die Eigenschaften der Kontaktfläche der Vesikeln stark davon abhängen, welche Kräfte den Kontakt bewirken. Für eine dominierende attraktive Wechselwirkung zwischen Substrat und Vesikelmembran sowie im Falle eines Massendichteunterschieds der Flüssigkeiten innerhalb und außerhalb der Vesikel, der die Vesikel auf das Substrat sinken lässt, ndet man innerhalb der Kontakt ache eine ortsunabhangige Verteilung des Abstands zwischen Vesikelmembran und Substrat. Drückt die Vesikel ohne Berücksichtigung osmotischer Effekte auf Grund einer Differenz der Massendichten der Membran und der umgebenden Flüssigkeit gegen das Substrat, so erhält man eine Abstandsverteilung zwischen Vesikelmembran und Substrat, die mit dem Abstand vom Rand der Kontaktfläche variiert. Dieser Effekt ist zudem temperaturabhängig.<br><br> Ferner wurde die Adhäsion fluider Vesikeln an chemisch strukturierten planaren Substraten untersucht. Durch das Wechselspiel von entropischen Eekten und Konfigurationsenergien entsteht eine komplexe Abhängigkeit der Vesikelform von Biegesteifigkeit, osmotischen Bedingungen und der Geometrie der attraktiven Domänen.<br><br> Für die Bestimmung der Biegesteifigkeit der Vesikelmembranen liefern die existierenden Verfahren stark voneinander abweichende Ergebnisse. In der vorliegenden Arbeit konnte mittels Monte-Carlo-Simulationen zur Bestimmung der Biegesteifigkeit anhand des Mikropipettenverfahrens von Evans gezeigt werden, dass dieses Verfahren die <i>a priori</i> für die Simulation vorgegebene Biegesteifigkeit im wesentlichen reproduzieren kann.<br><br> Im Hinblick auf medizinisch-pharmazeutische Anwendungen ist der Durchgang fluider Vesikeln durch enge Poren relevant. In Monte-Carlo-Simulationen konnte gezeigt werden, dass ein spontaner Transport der Vesikel durch ein Konzentrationsgefälle osmotisch aktiver Substanzen, das den physiologischen Bedingungen entspricht, induziert werden kann. Es konnten die hierfür notwendigen osmotischen Bedingungen sowie die charakteristischen Zeitskalen abgeschätzt werden. Im realen Experiment sind Eindringzeiten in eine enge Pore im Bereich weniger Minuten zu erwarten. Ferner konnte beobachtet werden, dass bei Vesikeln mit einer homogenen, positiven spontanen Krümmung Deformationen hin zu prolaten Formen leichter erfolgen als bei Vesikeln ohne spontane Krümmung. Mit diesem Effekt ist eine Verringerung der Energiebarriere für das Eindringen in eine Pore verbunden, deren Radius nur wenig kleiner als der Vesikelradius ist. / In this thesis, the properties of closed fluid membranes or vesicles are studied at finite temperatures. The work contains investigations of the shape of free vesicles, studies of the adhesion behavior of vesicles to planar substrates, and investigations of the properties of fluid vesicles in confined geometries. The investigations have been performed with Monte Carlo simulations of triangulated vesicles. The statistical properties of fluctuating vesicles have been analyzed in detail by means of free energy profiles. In this context, a new histogram method was developed. <br><br> The shape of minimum configurational energy for a free vesicle without volume constraint at zero temperature is a sphere. It is shown by means of Monte Carlo simulations and a model which can be analyzed analytically, that this result does not apply to finite temperatures. Instead, prolate and oblate shapes prevail and the probability for a prolate shape is slightly larger than that for an oblate shape. This spontaneous asphericity is of entropic origin and cannot be observed in two dimensions. Osmotic pressures inside the vesicle that are larger than in the surrounding liquid may reduce or even compensate the asphericity. The transitions between the observed prolate and oblate states occur on the time scale of milliseconds in the absence of osmotically active particles and on the time scale of seconds in the presence of osmotically active particles. <br><br> As far as the adhesion behavior of fluid vesicles to planar homogeneous substrates is concerned, Monte Carlo simulations reveal a strong dependence of the properties of the contact area on its driving force. In the case of a dominating attractive interaction between vesicle membran and substrate as well as for a mass density difference of the liquids inside and outside the vesicle, which push the vesicle against the substrate, the distribution of the distance between the vesicle membrane and the substrate is homogenous. If the vesicle is pushed against the substrate by a difference of the mass densities of the membrane and the surrounding liquid, neglecting all osmotic effects, one gets a distance distribution between the vesicle membrane and the substrate which varies with the distance from the rim of the contact area. Moreover, this effect is temperature-dependent. <br><br> Furthermore, the adhesion of fluid vesicles to chemically structured planar substrates has been studied. The interplay between entropic effects and configurational energies causes a complex dependence of the vesicle shape on the bending rigidity, osmotic conditions, and the geometry of the attractive domains. <br><br> There are several experimental methods for measuring the bending rigidity of vesicle membranes which lead to rather different results for the numerical value. Monte Carlo simulations of Evans' micropipette method show that the difference between the measured bending rigidity and the a priori chosen bending rigidity is small. <br><br> The passage of fluid vesicles through narrow pores has some relevance to medical/pharmaceutical applications. In Monte Carlo simulations it is shown that a spontaneous transport of vesicles can be induced by a concentration gradient of osmotically active particles which corresponds to the physiological conditions. The necessary osmotic conditions and the charateristic time scales are calculated. For real experiments, penetration into the pore should occur within a few minutes. Moreover, it was observed that vesicles with a homogeneous positive spontaneous curvature can be deformed more easily into prolate shapes than vesicles with zero spontaneous curvature. This effect leads to a decrease of the energy barrier for the penetration into a wide pore, which has a radius slightly smaller than that of the vesicle.

The Rab family of small GTPases orchestrates intracellular endomembrane transport through the recruitment of diverse effector proteins. Since its first discovery in 1987, almost 70 Rab proteins have been identified in humans to date and their perturbed function is implicated in several hereditary and acquired diseases. In this Ph.D. thesis, I systematically characterize cell type expression and subcellular localization of all Rab proteins present in Drosophila melanogaster utilizing a genetic resource that represents a major advance for studying membrane trafficking in vivo: the ’Drosophila YRab library’. This collection comprises 27 different D. melanogaster knock-in lines that harbor YFPMyc fusions to each Rab protein, referred to as YRab. For each YRab, I present a comprehensive data set of quantitative and qualitative expression profiles across six larval and adult tissues that include 23 annotated cell types. The whole image data set, along with its annotations, is publicly accessible through the FLYtRAB database that links to CATMAID for online browsing of tissues. I exploit this data set to address basic cell biological questions. i) How do differentiating cells reorganize their transport machinery to perform cell type-specific functions? My data indicates that qualitative and quantitative changes in YRab protein expression facilitate the functional specialization of differentiated cells. I show that about half of the YRab complement is ubiquitously expressed across D. melanogaster tissues, while others are missing from some cell types or reflect strongly restricted cell type expression, e.g. in the nervous system. I also depict that relative YRab expression levels change as cells differentiate. ii) Are specific Rab proteins dedicated to apical or basolateral protein transport in all epithelia? My data suggests that the endomembrane architecture reflects specific tasks performed by particular epithelial tissues, rather than a generalized apicobasal organization. I demonstrate that there is no single YRab that is similarly polarized in all epithelia. Rather, different epithelial tissues dynamically polarize the subcellular localization of many YRab compartments, producing membrane trafficking architectures that are tissue- and stage-specific. I further discuss YRab cell type expression and subcellular localization in the context of Rab family evolution. I report that the conservation of YRab protein expression across D. melanogaster cell types reflects their evolutionary conservation in eukaryotes. In addition, my data supports the assumption that the flexible deployment of an expanded Rab family triggered cell differentiation in metazoans. The FLYtRAB database and the ’Drosophila Rab Library’ are complementary resources that facilitate functional predictions based on YRab cell type expression and subcellular localization, and to subsequently test them by genetic loss-of-function experiments. I demonstrate the power of this approach by revealing new and redundant functions for Rab23 and Rab35 in wing vein patterning. My data collectively highlight that in vivo studies of endomembrane transport pathways in different D. melanogaster cell types is a valuable approach to elucidate functions of Rab family proteins and their potential implications for human disease.

Halten löst organiskt material (DOC) har under de senaste 20 åren ökat i våra sjöar. Det har också skett förändringar i karaktären. DOC ställer till problem för vattenverk som använder ytvatten som dricksvattenkälla genom att det kan ge lukt, smak och färg till vattnet. Det ger också ett ökat behov av fällningskemikalier, större slambildning och större bildning av potentiellt skadliga desinfektionsprodukter. I och med förändringarna i halt och karaktär av DOC behöver nuvarande reningstekniker förbättras och nya tekniker utvecklas. I den här studien undersöktes två konventionella reningstekniker; fällning med järnklorid och fällning med aluminiumsulfat, samt två modernare tekniker; jonbyte med MIEX® och membranteknik. Sex olika vatten med extrema typer av DOC användes, såsom algogent vatten, avloppsvatten och myrvatten, för att få en stor spridning i SUVA (specifik UV254-absorbans). SUVA är kvoten mellan absorbansen vid 254 nm och DOC-halten och ger en indikation på fördelningen mellan alloktont och autoktont material. Analys av DOC, absorbans, fluorescensparametrar, anjoner och järn utfördes för att få en uppfattning av hur mycket och vilken typ av DOC som renades för respektive teknik. Membrantekniken hade generellt högre reducering av DOC än övriga reningstekniker. Genomgående renades alloktont material i högre utsträckning än autoktont material. Vatten med högt SUVA-värde (&gt;3), alltså större andel alloktont material, var mer lättbehandlat än ett med lågt värde, men sambandet var inte linjärt. Algogent vatten renades dåligt med MIEX® och fällning men bättre med membran. Det fanns ett tydligt samband mellan absorbans (245 nm) och DOC-halt som gör det möjligt att med online-mätning av absorbans få fram tillräckligt noggranna värden på DOC-halter. / The amount of dissolved organic carbon (DOC) has risen in our lakes during the past 20 years and it has also changed in character. DOC causes problems for water treatment plants that are using surface water as a drinking water source. It gives the water odour, taste and colour. It also leads to a higher need of precipitation chemicals, more sludging, and larger formation of potentially harmful disinfection products. With the changes in both amount and character in DOC, current water treatment techniques need to be improved and new techniques developed. In this study, two conventional water treatment techniques; precipitation with iron chloride and precipitation with aluminium sulphate, and two more modern techniques; ion exchange with MIEX® and membrane filtration, were examined. Six waters with extreme types of DOC were used, including algogenic water, wastewater, and water from mire, in order to have a wide range of SUVA-values (specific UV254-absorbance). SUVA is the ratio between absorbance at 254 nm and the content of DOC. SUVA gives an indication about the distribution of allochthonous and autochthonous matter. In each water treatment technique analysis of DOC, absorbance, fluorescence parameters, anions, and iron were performed to gather information regarding how much and which type of DOC were reduced, in each water treatment technique. Membrane filtration had generally higher reduction of DOC compared to the other techniques. Allochthonous matter was reduced to a higher extent than autochthonous matter. Waters with a high value of SUVA (&gt;3), which means a larger proportion of  allochthonous matter, was more easily treated than water with lower values, but the relation was not linear. DOC in algogenic water was poorly reduced with MIEX® and the precipitation techniques, but better reduced with the membrane filtration. There was a correlation between absorbance (254 nm) and the amount of DOC, which makes it possible to do online reading of absorbance and translate the values into amount of DOC.

Mikrosiebe stellen auf Grund ihrer Geometrie einen geringeren Strömungswiderstand im System dar und ermöglichen somit eine höhere Filtrationsgeschwindigkeit. Der Einsatz solcher Mikrosiebe anstelle herkömmlicher Membranen in Filtrationsprozessen kann deren Effizienz enorm steigern. Im Rahmen der Diplomarbeit wurden mittels partikelassistierter Benetzung hergestellte Mikrosiebe charakterisiert. Hierfür wurde zunächst ein Filtermodul für Kreuzstromfiltrationen entwickelt, welches anschließend in einen Versuchsaufbau integriert und charakterisiert wurde. Neben den Strömungswiderständen der rechteckigen Kanäle des Moduls wurde außerdem der Strömungswiderstand für Mikrosiebe einer Porengröße bestimmt und mit der Theorie verglichen. Es zeigt sich, dass Theorie und Praxis gut übereinstimmen und es sich bei dem entwickelten Versuchsaufbau um eine gute Methode handelt Strömungswiderstände von Mikrosieben zu bestimmen.

Zugl.: Dortmund, Universiẗat, Diss.

Hohenheim, Univ., Diss., 2008.

Zugl.: Magdeburg, Univ., Diss., 2008

Zugl.: Erlangen, Nürnberg, Universiẗat, Diss., 2008.