Humanarzneimittel sind ein unverzichtbarer Bestandteil der modernen Medizin und die jährlichen Verschreibungsmengen in Deutschland steigen stetig an. Nach der Einnahme wird das Arzneimittel im menschlichen Körper je nach Substanz unterschiedlich stark verstoffwechselt und teilweise unverändert, teilweise metabolisiert über Urin und Fäzes wieder ausgeschieden. Bereits 1977 gelang der erste positive Nachweis von Arzneimittelmetaboliten im Abwasser. Seitdem haben zahlreiche Studien diesen Sachverhalt untersucht und eine Vielzahl unterschiedlichster Arzneimittel aus unterschiedlichen Wirkstoffgruppen sowie einige ihrer Metaboliten im Abwasser detektiert. Die Studien zeigen auch, dass die moderne Abwasserbehandlungstechnik nicht dafür geeignet ist, diese Rückstände aus dem Abwasser zu entfernen. Mit dem behandelten Abwasser verlassen die Arzneimittel und Metaboliten die Kläranlage, gelangen von dort in die Oberflächengewässer und konnten sogar im Grund- und vereinzelt auch im Trinkwasser nachgewiesen werden. Einige Untersuchungen belegen, dass es zu negativen Auswirkungen für die aquatische Umwelt kommen kann. So verursacht z. B. der Eintrag von Ethinylestradiol in die aquatische Umwelt Reproduktionsfehler bei Fischen. In Deutschland sind ca. 2 300 Wirkstoffe für den Einsatz in der Humanmedizin zugelassen. Zur Minimierung von Zeit- und Kostenaufwand ist eine Identifikation relevanter Arzneimittel mit hohen Verschreibungsmengen vor der Entwicklung einer Analysenmethode und der Durchführung eines Monitorings unumgänglich. Dies wurde anhand der von der Krankenkasse AOK PLUS zur Verfügung gestellten Verschreibungsdaten für das Einzugsgebiet der Kläranlage Dresden-Kaditz durchgeführt. Nach Möglichkeit sollten außerdem relevante Metaboliten identifiziert und ebenfalls in die Analyse integriert werden. Ziel dieser Arbeit war die Identifikation relevanter Arzneimittel und Metaboliten, die Entwicklung geeigneter Methoden zur Analyse und der Nachweis dieser Rückstände im Abwasser der Stadt Dresden sowie die Bestimmung der Mengen, die über die Kläranlage Dresden-Kaditz in die Elbe entlassen werden. Die Analytik von Abwasserproben mit der Zielstellung der Quantifizierung von Arzneimittelrückständen erfolgt nahezu ausschließlich über die Verwendung von Festphasenextraktion (SPE), Hochleistungsflüssigchromatographie (HPLC) und Tandem-Massenspektrometrie (MS/MS) unter Anwendung der Elektrosprayionisation (ESI). Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung einer geeigneten SPE-HPLC-ESI-MS/MS-Methode zur Analyse möglichst vieler Analyten in Abwasserproben mittels einer Analysenmethode. Insgesamt konnte eine Untersuchungsmethode für die Analyse von 56 Analyten (49 Arzneimittel und sieben Metaboliten) unter Verwendung von 24 Internen Standards (davon 22 isotopenmarkierte Substanzen) entwickelt und validiert werden. Die Methode wurde erfolgreich zur Untersuchung von Abwasserproben aus der Kläranlage Dresden-Kaditz eingesetzt. Es wurde ein Monitoring über zehn zusammenhängende Tage durchgeführt. Im Zulauf der Kläranlage konnten die höchsten Konzentrationen für Valsartan (29,7 ± 8,1 μg/L), Levetiracetam (12,5 ± 3,2 μg/L), Gabapentin (13,2 ± 3,3 μg/L) und Metoprolol (4,1 ± 1,0 μg/L) gemessen werden. Im Ablauf der Kläranlage wurden die höchsten Konzentrationen für Valsartan (22,1 ± 5,1 μg/L), Gabapentin (12,1 ± 2,6 μg/L) und Metoprolol (4,4 ± 0,9 μg/L) bestimmt. Um festzustellen, wie effektiv die Kläranlage Arzneimittelrückstände aus dem Abwasser entfernt, wurden die mittleren täglichen Frachten von Zu- und Ablauf, die im zehntägigen Monitoringprogamm bestimmt werden konnten, verglichen. Als Grundlage für die Berechnungen dienten die Ergebnisse des zehntägigen Monitoringprogramms. Wie bereits vielfach festgestellt werden konnte, sind Kläranlagen nicht dafür konzipiert worden, derartige Verunreinigungen aus dem Abwasser zu entfernen. Lediglich fünf von 45 Analyten werden mit einer Eliminierungsrate größer 50 % aus dem Abwasser entfernt und nur für Levetiracetam (Antiepileptikum) konnte mit 98,1 % eine nahezu vollständige Elimination aus dem Abwasser festgestellt werden. Für die anderen 40 Substanzen zeigen die Untersuchungen, dass ein wesentlicher Anteil der Fracht die Kläranlage passiert und in die Umwelt gelangt. Dabei verdeutlichen die Beispiele des O-Desmethylvenlafaxins (ODV, Hauptmetabolit des Venlafaxin) und 10,11-Dihydro-10-Hydroxycarbamazepins (MHD, Hauptmetabolit des Oxcarbazepin), wie wichtig es ist, den Metabolismus der Arzneimittel zu berücksichtigen. Beide Metaboliten konnten in allen Messungen mit höheren Konzentrationen als ihre Muttersubstanzen detektiert werden. Dabei ist außerdem festzuhalten, dass sich trotz struktureller Ähnlichkeit Muttersubstanz und Metabolit im Abwasserbehandlungsprozess sehr unterschiedlich verhalten können. Während MHD und Venlafaxin im Vergleich von Zu- und Ablauf eine geringfügige Verringerung der Fracht zeigen, so sind die Werte für Oxcarbazepin und ODV im Ablauf signifikant höher als im Zulauf. Eine Freisetzung der Analyten kann z. B. durch die Rücktransformation der Substanz aus einer glucuronidierten Form resultieren. Eine Ausscheidung als Glucuronid ist sowohl für Oxcarbazepin als auch für ODV bewiesen und die Möglichkeit der Rücktransformation ist aus früheren Studien bekannt. Kläranlagen sind nicht dafür geeignet, Arzneimittel- und Metabolitenrückstände vollständig aus dem Abwasser zu entfernen. Vielmehr gelangt ein Großteil der Rückstände in die aquatische Umwelt. Auch wenn die gefundenen Konzentrationen weit unter den therapeutischen Konzentrationen liegen, wie sie zur Behandlung von Menschen notwendig sind, so wird doch klar, dass im Sinne des vorsorgenden Umweltschutzes der Eintrag von Arzneimitteln in die Umwelt zu verhindern, wenigstens aber zu minimieren ist. Hierfür stehen verschiedene Möglichkeiten, wie z. B. die Erweiterung der Kläranlagen um eine vierte Reinigungsstufe oder die Substitution von Arzneimitteln durch besser abbaubare Verbindungen, zur Verfügung. Gegenwärtig wird noch diskutiert, welche Wege zu beschreiten sind. Vermutlich wird sich die Problematik aber nur durch einen gesamtheitlichen Ansatz mit der Kombination verschiedenster Verbesserungsmöglichkeiten lösen lassen.

Abstract Host use and range of herbivorous insects are determined by several factors, of which nutritional quality and secondary chemistry have been shown to play very important roles. For herbivores feeding on lichens these traits are assumed to be more critical than for species feeding on higher plants, since lichens are nutritionally poor and often contain high concentrations of secondary metabolites. I examined the role of lichens' nutritional quality and secondary chemicals on the performance of lichen-feeding Lepidopteran larvae. I also tested whether females of lichenivorous species preferably oviposit on host species of the highest nutritional quality for the growth of larvae. Larvae of Eilema depressum performed best on Melanelia exasperata, which is of the highest nutritional quality, as indicated by the high N concentration and the absence of lichen secondary metabolites compared to the other lichens studied. Host nutritional quality did not promote the production of an additional generation. Larvae of E. depressum needed fewer instars and grew bigger on a high-quality diet than larvae reared on a diet of poorer quality. However, the main factor contributing to the wide variation in the number of larval instars was the question of whether or not larvae overwintered. Growth of Cleorodes lichenaria at the beginning of the larval period matched equally the nutritional quality of the hosts. However, the final larval period was shortest on Ramalina species, which was preferred by both females ovipositing their eggs and larvae searching for a host. In the field, larvae were found almost exclusively on Ramalina species. Larvae of E. depressum were not able to survive on intact thalli of Vulpicida pinastri and Hypogymnia physodes, but after removal of lichen's secondary metabolites, larval survival remained equally high as on other lichens. Larvae also showed a clear preference towards thalli with lowered concentrations of secondary metabolites in Parmelia sulcata, V. pinastri and H. physodes. Parietin in Xanthoria parietina was the only secondary metabolite that had no impact on the survival or host selection of E. depressum larvae. The present results show that the nutritional quality and some lichen secondary chemicals are important factors for the growth, survival and host selection of lichen-feeding Lepidopteran larvae. The preference-performance hypothesis is at least partly able to explain the host range of C. lichenaria, although it seems that there are also other factors, such as larval dispersal and host selection or top-down forces, that might contribute to host range of lichenivorous Lepidopteran larvae. Moreover, lichenivorous larvae seem to be partly responsible for their own host selection.

Fundação de Amparo a Pesquisa no Estado do Rio Grande do Sul / Vegetative growth, and essential oil yield and its components are strongly influenced by photoperiod, temperature, rainfall, and other factors that change according to the seasonal period. Thus, this study aimed to evaluate the vegetative and productive and qualitative performance of Aloysia triphylla When subjected to different periods of drought during the four seasons. The experiment was conducted in an agroclimatology laboratory greenhouse at UFSM, campus of Frederico Westphalen RS. The experiment was conducted with a complete randomized block design in a 5x4 factorial scheme, the treatments consisting of five periods of water stress (3, 6, 9, 12 days without irrigation or daily irrigation) and four seasons (winter , spring, summer and fall); the study had five replications. The evaluations were performed in the period that marked the half of each season samples were collected throughout the growing material. Periods of drought did not affect the growth and essential oil production. Growth characters showed the highest values in the summer and autumn seasons, with the worst results in the winter. The highest essential oil content was obtained in the summer in all treatments and the lowest in the winter season. Citral is the major component of this oil, and it decreases in winter and increases in autumn and summer. The winter favors the concentration of minor components, especially caryophyllene oxide and spathulenol. / O crescimento vegetativo, bem como a produção de óleo essencial e seus componentes é fortemente influenciado pelo fotoperíodo, temperatura, ocorrência de chuvas, dentre outros fatores que se modificam de acordo com o período sazonal. Com isso, o presente trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho vegetativo e produtivo e qualitativo de Aloysia triphylla submetida a diferentes períodos de déficit hídrico, nas quatro estações do ano. O experimento foi conduzido em estufa plástica pertencente ao laboratório de agroclimatologia da UFSM campus de Frederico Westphalen - RS. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos completos ao acaso em um esquema bifatorial 5x4, sendo os tratamentos compostos por cinco períodos de déficit hídrico (3, 6, 9, 12 dias sem irrigação ou com irrigação diária) e quatro estações do ano (inverno, primavera, verão e outono), com cinco repetições. As avaliações foram realizadas no período que marcou a metade de cada estação do ano sendo coletado todo o material vegetativo. Os períodos de déficit hídrico não influenciaram o crescimento e produção de óleo essencial. As variáveis de crescimento apresentaram os maiores valores na estação do verão e outono, decaindo na estação do inverno. O maior teor de óleo essencial foi obtido na estação do verão em todos os tratamentos avaliados e os menores teores na estação do inverno. O citral é o componente majoritário, sendo que seu teor diminui no inverno e aumenta no outono e no verão. A estação do inverno favoreceu a concentração de componentes minoritários, com destaque para o óxido de cariofileno e espatulenol.

La propagation des micro-organismes résistants aux antibiotiques menace le système mondial de santé publique. Pour lutter contre ce phénomène, le renouvellement des molécules utilisées en antibiothérapie est devenu une priorité mondiale. Les antibiotiques étant principalement d’origine microbienne, l’étude des micro-organismes et de leurs métabolites s’est donc renforcée et s’oriente vers des écosystèmes peu explorés comme les biotopes marins.Nous avons exploré les activités antimicrobiennes d’une collection de 183 champignons isoles de sédiments marins profonds et collectés entre 4 et 1884 mètres sous le plancher océanique. Le potentiel de production de métabolites de cette collection a été révélé par un criblage génétique ciblant les PolyKetide synthase (PKS), les Non-Ribosomal Peptide Synthetase (NPRS), les TerPene Synthase (TPS) et les hybrides PKS-NRPS. Après avoir regroupé les isolats en fonction de leur profil MSP PCR, 110 ont été sélectionnés pour un criblage fonctionnel, montrant une forte proportion de champignons filamenteux antimicrobiens (32%).Après extraction et fractionnement, les composés bioactifs de 3 souches ont été caractérisés aux niveaux structural et fonctionnel. Ainsi, O. griseum UBOCC-A-114129 produit la fuscine, la dihydrofuscine, la secofuscine et la dihydrosecofuscine, P. bialowiezense UBOCC-A-114097 produit l’acide mycophénolique et Penicillium sp. produit UBOCC-A-114109 la rugulosine.Parallèlement, des analyses en LC-HRMS, réalisées sur des extraits fongiques, ont révélé un grand nombre de métabolites non décrits dans les bases de données. Les champignons des sédiments marins constituent donc un réservoir de structures originales à explorer. / The spreading of antimicrobial resistant microorganisms jeopardizes global health caresystem. To counteract this threat the renewal of antibiotic molecules is a global priority. Antibioticcompounds are mainly originated from microorganisms, so microorganisms and their secondarymetabolites received an increasing interest. The search for new natural antimicrobial compoundsfrom microorganisms gained untapped ecosystems as marine biosphere.We investigated the antimicrobial properties of a fungal collection. The 183 fungal isolateswere collected from deep subseafloor sediment and isolated between 4 and 1,884 meters belowthe seafloor. Secondary metabolites production potential was studied for all isolates in thecollection by screening genes coding PolyKetide Synthase (PKS), Non-Ribosomal Peptide Synthetase(NRPS), TerPene Synthase (TPS) and hybrid PKS-NRPS. After isolates dereplication according to theirMSP-PCR fingerprinting, an antimicrobial screening was performed for 110 isolates, highlighting ahigh proportion of filamentous fungi with antimicrobial properties (32%).After extraction and bio-guided fractionation bioactive metabolites isolated from 3 strains,were characterized in a structural and functional manner: O. griseum UBOCC-A-114129 producedfuscin, dihydrofuscin, secofuscin and dihydrosecofuscine, P. bialowiezense UBOCC-A-114097synthetized mycophenolic acid and Penicillium sp. UBOCC-A-114109 produced rugulosin.In the meantime, LC-HRMS analysis, performed on fungal extracts, showed a great proportionof metabolites not detected in interrogated databases. So, deep subseafloor fungi, represent anuntapped reservoir of original structures to explore.

As of today, synthetic cannabinoids are one of the biggest groups of new psychoactive substances.These substances can be used as substitutes for the psychoactive drug cannabis, avoiding the legalrestrictions on cannabis. Furthermore, a variety of synthetic cannabinoids are synthesized with eithersignificant or very minor structural differences, making the detection of said novel drugs hard to keepup with and is therefore of great importance to have standards which help in the identification of theintake of the parent synthetic cannabinoid. In this project, several metabolites ofsynthetic cannabinoids with indole/indazole cores with differentside chains was synthesized. The general strategy used in this project was to N-alkylate the desiredcore followed by amide coupling with L-tert-leucine methyl ester or L-Valine methyl esterhydrochloride which resulted in 8 potential synthetic cannabinoid metabolites.

<div>This dissertation details three studies which utilize nontraditional applications of electrospray ionization mass spectrometry. The first study explores and discusses the limitations of identifying unknown drug metabolites using ion-molecule reactions performed inside a mass spectrometer and coupled with high performance liquid chromatography. Ultimately, it was concluded that some highly-efficient, MS² ion-molecule reactions coupled with some drug metabolites would be sufficiently sensitive for <i>in vivo</i> drug metabolism studies. However, this study also concluded that the rate of false-positives and false-negatives may be higher than previous publications suggest.</div><div><br></div><div>The next study analyzed sulfur-containing compounds under atypical negative mode electrospray ionization mass spectrometry conditions. After noting that low analyte flow rates during electrospray ionization experiments on ethanethiol resulted in significant oxygen incorporation, the aim of this study was to understand the chemistry behind the oxygen incorporation and search for ways to experimentally limit the degree of oxygen inclusion. The atypical conditions were ultimately shown to induce significant ozonolysis and other oxidation reactions. Ultimately, only the use of high flow rates or switching to a different ionization technique were successful in mitigating the oxidation product formation. A new reaction mechanism for the oxidation of ethanethiol with ozone was proposed. Quantum chemical calculations were used to support the mechanism.</div><div><br></div><div>Finally, electrospray ionization mass spectrometry was used to analyze mixtures of selenium and/or tellurium in amine-thiol solvent systems. Selenium and tellurium are essential components in many thin film solar cells and other photovoltaics and amine-thiol solvent systems have been identified as a key solution processing strategy for synthesizing selenium and tellurium thin films. However, the reaction between selenium/tellurium and the amine-thiol solvent system is poorly understood and requires detailed study before large-scale industrial synthesis can be achieved. In this study, the dissolution mechanisms for selenium and tellurium in two different amine-thiol solvent systems were explored and discussed. The role of the basicity of the amine, the relative concentrations of the thiol, and the presence of co-dissolved chalcogens were all studied and used to propose dissolution mechanisms. The results of the experiments were used to control the synthesis of lead-selenium-tellurium alloy nanoparticles and could inform further studies on controlling metal chalcogenide synthesis through the appropriate choice of amine-thiol solvents.<br></div>

Humanarzneimittel sind ein unverzichtbarer Bestandteil der modernen Medizin und die jährlichen Verschreibungsmengen in Deutschland steigen stetig an. Nach der Einnahme wird das Arzneimittel im menschlichen Körper je nach Substanz unterschiedlich stark verstoffwechselt und teilweise unverändert, teilweise metabolisiert über Urin und Fäzes wieder ausgeschieden. Bereits 1977 gelang der erste positive Nachweis von Arzneimittelmetaboliten im Abwasser. Seitdem haben zahlreiche Studien diesen Sachverhalt untersucht und eine Vielzahl unterschiedlichster Arzneimittel aus unterschiedlichen Wirkstoffgruppen sowie einige ihrer Metaboliten im Abwasser detektiert. Die Studien zeigen auch, dass die moderne Abwasserbehandlungstechnik nicht dafür geeignet ist, diese Rückstände aus dem Abwasser zu entfernen. Mit dem behandelten Abwasser verlassen die Arzneimittel und Metaboliten die Kläranlage, gelangen von dort in die Oberflächengewässer und konnten sogar im Grund- und vereinzelt auch im Trinkwasser nachgewiesen werden. Einige Untersuchungen belegen, dass es zu negativen Auswirkungen für die aquatische Umwelt kommen kann. So verursacht z. B. der Eintrag von Ethinylestradiol in die aquatische Umwelt Reproduktionsfehler bei Fischen. In Deutschland sind ca. 2 300 Wirkstoffe für den Einsatz in der Humanmedizin zugelassen. Zur Minimierung von Zeit- und Kostenaufwand ist eine Identifikation relevanter Arzneimittel mit hohen Verschreibungsmengen vor der Entwicklung einer Analysenmethode und der Durchführung eines Monitorings unumgänglich. Dies wurde anhand der von der Krankenkasse AOK PLUS zur Verfügung gestellten Verschreibungsdaten für das Einzugsgebiet der Kläranlage Dresden-Kaditz durchgeführt. Nach Möglichkeit sollten außerdem relevante Metaboliten identifiziert und ebenfalls in die Analyse integriert werden. Ziel dieser Arbeit war die Identifikation relevanter Arzneimittel und Metaboliten, die Entwicklung geeigneter Methoden zur Analyse und der Nachweis dieser Rückstände im Abwasser der Stadt Dresden sowie die Bestimmung der Mengen, die über die Kläranlage Dresden-Kaditz in die Elbe entlassen werden. Die Analytik von Abwasserproben mit der Zielstellung der Quantifizierung von Arzneimittelrückständen erfolgt nahezu ausschließlich über die Verwendung von Festphasenextraktion (SPE), Hochleistungsflüssigchromatographie (HPLC) und Tandem-Massenspektrometrie (MS/MS) unter Anwendung der Elektrosprayionisation (ESI). Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung einer geeigneten SPE-HPLC-ESI-MS/MS-Methode zur Analyse möglichst vieler Analyten in Abwasserproben mittels einer Analysenmethode. Insgesamt konnte eine Untersuchungsmethode für die Analyse von 56 Analyten (49 Arzneimittel und sieben Metaboliten) unter Verwendung von 24 Internen Standards (davon 22 isotopenmarkierte Substanzen) entwickelt und validiert werden. Die Methode wurde erfolgreich zur Untersuchung von Abwasserproben aus der Kläranlage Dresden-Kaditz eingesetzt. Es wurde ein Monitoring über zehn zusammenhängende Tage durchgeführt. Im Zulauf der Kläranlage konnten die höchsten Konzentrationen für Valsartan (29,7 ± 8,1 μg/L), Levetiracetam (12,5 ± 3,2 μg/L), Gabapentin (13,2 ± 3,3 μg/L) und Metoprolol (4,1 ± 1,0 μg/L) gemessen werden. Im Ablauf der Kläranlage wurden die höchsten Konzentrationen für Valsartan (22,1 ± 5,1 μg/L), Gabapentin (12,1 ± 2,6 μg/L) und Metoprolol (4,4 ± 0,9 μg/L) bestimmt. Um festzustellen, wie effektiv die Kläranlage Arzneimittelrückstände aus dem Abwasser entfernt, wurden die mittleren täglichen Frachten von Zu- und Ablauf, die im zehntägigen Monitoringprogamm bestimmt werden konnten, verglichen. Als Grundlage für die Berechnungen dienten die Ergebnisse des zehntägigen Monitoringprogramms. Wie bereits vielfach festgestellt werden konnte, sind Kläranlagen nicht dafür konzipiert worden, derartige Verunreinigungen aus dem Abwasser zu entfernen. Lediglich fünf von 45 Analyten werden mit einer Eliminierungsrate größer 50 % aus dem Abwasser entfernt und nur für Levetiracetam (Antiepileptikum) konnte mit 98,1 % eine nahezu vollständige Elimination aus dem Abwasser festgestellt werden. Für die anderen 40 Substanzen zeigen die Untersuchungen, dass ein wesentlicher Anteil der Fracht die Kläranlage passiert und in die Umwelt gelangt. Dabei verdeutlichen die Beispiele des O-Desmethylvenlafaxins (ODV, Hauptmetabolit des Venlafaxin) und 10,11-Dihydro-10-Hydroxycarbamazepins (MHD, Hauptmetabolit des Oxcarbazepin), wie wichtig es ist, den Metabolismus der Arzneimittel zu berücksichtigen. Beide Metaboliten konnten in allen Messungen mit höheren Konzentrationen als ihre Muttersubstanzen detektiert werden. Dabei ist außerdem festzuhalten, dass sich trotz struktureller Ähnlichkeit Muttersubstanz und Metabolit im Abwasserbehandlungsprozess sehr unterschiedlich verhalten können. Während MHD und Venlafaxin im Vergleich von Zu- und Ablauf eine geringfügige Verringerung der Fracht zeigen, so sind die Werte für Oxcarbazepin und ODV im Ablauf signifikant höher als im Zulauf. Eine Freisetzung der Analyten kann z. B. durch die Rücktransformation der Substanz aus einer glucuronidierten Form resultieren. Eine Ausscheidung als Glucuronid ist sowohl für Oxcarbazepin als auch für ODV bewiesen und die Möglichkeit der Rücktransformation ist aus früheren Studien bekannt. Kläranlagen sind nicht dafür geeignet, Arzneimittel- und Metabolitenrückstände vollständig aus dem Abwasser zu entfernen. Vielmehr gelangt ein Großteil der Rückstände in die aquatische Umwelt. Auch wenn die gefundenen Konzentrationen weit unter den therapeutischen Konzentrationen liegen, wie sie zur Behandlung von Menschen notwendig sind, so wird doch klar, dass im Sinne des vorsorgenden Umweltschutzes der Eintrag von Arzneimitteln in die Umwelt zu verhindern, wenigstens aber zu minimieren ist. Hierfür stehen verschiedene Möglichkeiten, wie z. B. die Erweiterung der Kläranlagen um eine vierte Reinigungsstufe oder die Substitution von Arzneimitteln durch besser abbaubare Verbindungen, zur Verfügung. Gegenwärtig wird noch diskutiert, welche Wege zu beschreiten sind. Vermutlich wird sich die Problematik aber nur durch einen gesamtheitlichen Ansatz mit der Kombination verschiedenster Verbesserungsmöglichkeiten lösen lassen.

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The Calvin – Benson cycle is the most widespread metabolic pathway capable of fixing CO2 in nature and a target of very high interest to metabolic engineers worldwide. In this study, 12 metabolites (ATP, AMP, NADP, NADPH, 2PG, 3PGA, FBP, RuBP, PEP, AKG, Ac-CoA and phenylalanine) were tested for protein – metabolite interactions against the proteome of Cupriavidus necator (previously Ralstonia eutropha) in the hopes of finding potential examples of allosteric regulation of the Calvin – Benson cycle. This is accomplished through the use of the LiP-SMap method, a recently developed shotgun proteomics method described by Piazza et al. capable of testing a metabolite of interest for interactions with the entire proteome of an organism at once. A functional protocol was developed and 234 protein – metabolite interactions between ATP and the proteome of C. necator are identified, 103 of which are potentially novel. Due to time constraints and setbacks in the lab, significant results were not produced for the other 11 metabolites tested. C. necator is an industrially relevant chemolithoautotroph that can be engineered to produce many valuable products and is capable of growth on CO2 and hydrogen gas. The bacteria were grown in continuous cultures after which the proteome was extracted while retaining its native state. Subsequently, the proteome was incubated with a metabolite of interest and subjected to limited, non-specific proteolysis. The resulting peptide mix was analyzed by liquid chromatography coupled tandem mass spectrometry (LC – MS/MS). / Calvin-Benson-cykeln är den mest utbredda metaboliska processen i naturen med vilken det är möjligt att fixera CO2 och en måltavla av högsta intresse för bioteknologer världen över. I den här studien testades 12 metaboliter (ATP, AMP, NADP, NADPH, 2PG, 3PGA, FBP, RuBP, PEP, AKG, Ac-CoA and phenylalanine) för interaktioner mot proteomet från Cupriavidus necator (tidigare Ralstonia eutropha) i hopp om att hitta potentiella exempel på allosterisk reglering av Calvin-Benson-cykeln. Detta uppnåddes genom användning av LiP-SMap-metoden, en nyligen utvecklad proteomikmetod beskriven av Piazza et al. kapabel av att testa en metabolit av intresse mot en organisms hela proteom simultant. Ett funktionellt protokoll utvecklades och 234 interaktioner mellan ATP och proteomet av C. necator identifierades, varav 103 potentiellt är nyupptäckta. På grund av tidsbrist och motgångar i labbet producerades inga signifikanta resultat för de resterande 11 metaboliterna som testades. C. necator är en industriellt relevant kemolitoautotrof som kan växa på CO2 och vätgas, samt manipuleras till att producera många värdefulla produkter. Bakterierna odlades i kemostater varefter proteomet extraherades i sitt naturliga tillstånd. Sedan inkuberades proteomet med en metabolit av intresse och utsattes för begränsad, icke-specifik proteolys. Den resulterande peptidblandningen analyserades via tandem masspektrometri kopplad till vätskekromatografi (LC – MS/MS).

No / Methionine dependence is unique to cancer cells and defined as the inability to grow in a methionine-deprived environment even if supplemented with the metabolic precursor homocysteine. Cobalamin-dependent methionine synthase (MS) catalyses the formation of methionine and tetrahydrofolate from homocysteine and methyltetrahydrofolate, thus linking the methionine and folate pathways. The apparent altered methionine metabolism in methionine-dependent cancer cells suggests a role for MS, although results to date are conflicting. We have analysed key metabolites of the MS-associated transmethylation, transsulphuration and folate pathways of the methionine-dependent MAC15A tumour model as a function of tumour progression over a 10-day period. MS activity increased 2-fold from day I to day 10. Cysteine, homocysteine, S-adenosylmethionine and S-adenosylhomocysteine levels in tumour cytosolic fractions decreased as a function of tumour progression. Plasma cysteine levels also decreased, whilst the distribution of folates in erythrocytes was altered, with a maximum increase in methyltetrahydrofolate observed by day 5. The increasing MS activity and decreasing cysteine levels suggest an increasing methionine requirement by the tumour, whilst the induction of enzyme activity indicates that MS is not defective in the methionine-dependent MAC15A tumour. The decrease in tumour S-adenosylmethionine and S-adenosylhomocysteine levels suggests that methionine is required for some function other than cellular methylation, e.g., incorporation into protein. Overall, the results support a theory of methionine conservation in response to tumour growth, where the methionine-dependent MAC15A tumour has a higher than normal methionine requirement.