Wen faszinieren sie nicht – die geheimnisvollen Linien und Figuren im Staub der Pampa von Nasca im Süden Perus. Weithin bekannt sind der Affe mit dem Ringelschwanz, der Kolibri oder die Spinne, nur erkennbar aus großer Höhe und verstreut auf einem Territorium von mehr als 500 km2. Bis heute konnte ihr Geheimnis nicht gelüftet werden. Welchen Zweck haben diese Gebilde, wer kratzte sie mühevoll, in sengender Hitze einstmals in den kargen Boden? Sicher ist nur, dass sie in der Zeit zwischen 200 v. Chr. und 650 n. Chr. von hoch begabten Menschen einer heute nicht mehr existierenden Kultur geschaffen worden sind. Ein spannendes Thema und damit wie geschaffen, als erste Ausstellung in den neu erworbenen Vitrinen der Bibliothek der Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) Dresden präsentiert zu werden. Auf Initiative des Vereins „Dr. Maria Reiche – Linien und Figuren der Nasca-Kultur in Peru“ e.V. (http://www2.htw-dresden.de/nazca/) wurden unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Bernd Teichert, Fakultät Geoinformation der HTW Dresden, Exponate zusammengestellt, die über das Weltkulturerbe der Linien von Nasca, Leben und Arbeit der Dresdnerin Maria Reiche sowie das Nasca-Projekt der HTW Dresden facettenreich informieren.

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Auf der Grundlage der Analyse der infrastrukturellen Bedingungen im Lehr- und Forschungsbergwerk der TU Bergakademie Freiberg wurden Möglichkeiten zur Weiterentwicklung des Bergwerkes untersucht. Der vorgestellte Ansatz zur Lösung der logistischen Probleme und damit verbundener Möglichkeiten zur effizienten Nutzung des Bergwerkes für Lehre und Forschung durch den Bau einer Rampe verkörpert die Basis weiterer Untersuchungen. Die Vielfalt der Probleme, die sich aus der Implementierung einer neuen Struktur in das bestehende historische Bergwerk ergeben, wurde erörtert. Gleichzeitig wurde ausführlich auf die sich ergebenden Probleme zur Gewährleistung der Personensicherheit und der Sicherheit technischer Einrichtungen, veränderter Bedingungen der Zutrittskontrolle zum Grubenbetrieb und der komplexen Struktur der Informationsverwaltung hingewiesen. Abschließend wurde die neue administrative Struktur des Bergwerkes unter wirtschaftlichen Aspekten dargestellt.

Wen faszinieren sie nicht – die geheimnisvollen Linien und Figuren im Staub der Pampa von Nasca im Süden Perus. Weithin bekannt sind der Affe mit dem Ringelschwanz, der Kolibri oder die Spinne, nur erkennbar aus großer Höhe und verstreut auf einem Territorium von mehr als 500 km2. Bis heute konnte ihr Geheimnis nicht gelüftet werden. Welchen Zweck haben diese Gebilde, wer kratzte sie mühevoll, in sengender Hitze einstmals in den kargen Boden? Sicher ist nur, dass sie in der Zeit zwischen 200 v. Chr. und 650 n. Chr. von hoch begabten Menschen einer heute nicht mehr existierenden Kultur geschaffen worden sind. Ein spannendes Thema und damit wie geschaffen, als erste Ausstellung in den neu erworbenen Vitrinen der Bibliothek der Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) Dresden präsentiert zu werden. Auf Initiative des Vereins „Dr. Maria Reiche – Linien und Figuren der Nasca-Kultur in Peru“ e.V. (http://www2.htw-dresden.de/nazca/) wurden unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Bernd Teichert, Fakultät Geoinformation der HTW Dresden, Exponate zusammengestellt, die über das Weltkulturerbe der Linien von Nasca, Leben und Arbeit der Dresdnerin Maria Reiche sowie das Nasca-Projekt der HTW Dresden facettenreich informieren.

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Auf der Grundlage der Analyse der infrastrukturellen Bedingungen im Lehr- und Forschungsbergwerk der TU Bergakademie Freiberg wurden Möglichkeiten zur Weiterentwicklung des Bergwerkes untersucht. Der vorgestellte Ansatz zur Lösung der logistischen Probleme und damit verbundener Möglichkeiten zur effizienten Nutzung des Bergwerkes für Lehre und Forschung durch den Bau einer Rampe verkörpert die Basis weiterer Untersuchungen. Die Vielfalt der Probleme, die sich aus der Implementierung einer neuen Struktur in das bestehende historische Bergwerk ergeben, wurde erörtert. Gleichzeitig wurde ausführlich auf die sich ergebenden Probleme zur Gewährleistung der Personensicherheit und der Sicherheit technischer Einrichtungen, veränderter Bedingungen der Zutrittskontrolle zum Grubenbetrieb und der komplexen Struktur der Informationsverwaltung hingewiesen. Abschließend wurde die neue administrative Struktur des Bergwerkes unter wirtschaftlichen Aspekten dargestellt.

Strikt anaerobe Bakterien wie Clostridium difficile und C. scatologenes verwenden GRE, um die chemisch ungünstige Decarboxylierung von 4-Hydroxyphenylacetat zu p-Cresol zu katalysieren. Das Enzymsystem besteht aus einer Decarboxylase und dem zugehörigen Aktivierungsenzym. Die 4-Hydroxyphenylacetat-Decarboxylase (4Hpad) besitzt zusätzlich zum Protein-basierten Glycinradikal eine weitere Untereinheit mit bis zu zwei [4Fe-4S] Clustern und repräsentiert hierdurch eine neue Klasse von Fe/S-Cluster-haltigen GREs, die aromatische Verbindungen umsetzen. Das Aktivierungsenzym (4Hpad-AE) weicht vom Standardtypus ab, indem es zusätzlich zum S-Adenosylmethionin(SAM)-bindenden [4Fe-4S]-Cluster (RS-Cluster) mindestens einen weiteren [4Fe-4S]-Cluster bindet. In dieser Studie wurden heterologe Expressions- und Reinigungsprotokolle für 4Hpad und 4Hpad-AE entwickelt. Kristallstrukturen von 4Hpad cokristallisiert mit den Substraten (4-Hydroxyphenylacetat, 3,4-Dihydroxyphenylacetat) und dem Inhibitor (4-Hydroxyphenylacetamid) zeigten geringe strukturelle Änderungen im aktiven Zentrum des Proteins. Die Radikalbildung am 4Hpad-AE wurde durch die Überprüfung einer klassischen reduktiven Spaltung von SAM zu den Reaktionsprodukten 5’-Deoxyadenosin und Methionin bestätigt. EPR- und Mössbauer-Spektroskopische Analysen zeigten, dass 4Hpad-AE mindestens einen zusätzlichen [4Fe-4S] Cluster neben dem einzelnen RS-Cluster enthält. Die katalytische Notwendigkeit eines zusätzlichen Clusters wurde durch eine Mutationsanalyse untersucht, wobei eine verkürzte Version des Enzyms ohne die zusätzliche Cystein-reiche Insertion konstruiert wurde. Das verkürzte Mutante ohne die Bindungsmotive für die zusätzlichen Cluster gekennzeichnet, die Konfiguration, Stöchiometrie und die Funktion der zusätzlichen Cluster diagnostizieren. / 4-hydroxyphenylacetate decarboxylase (4Hpad) is a two [4Fe-4S] cluster containing glycyl radical enzyme proposed to use a glycyl/thiyl radical dyad to catalyze the last step of tyrosine fermentation in Clostridium difficile and C. scatologenes by a Kolbe-type decarboxylation. The decarboxylation product p-cresol is a virulence factor of the human pathogen C. difficile. The small subunit of 4Hpad may have a regulatory function with the Fe/S clusters involved in complex formation and radical dissipation in the absence of substrate. The respective activating enzyme (4Hpad-AE) has one or two [4Fe-4S] cluster(s) in addition to the SAM-binding [4Fe-4S] cluster (RS cluster). The role of these auxiliary clusters is still under debate with proposed functions including structural integrity and conduit for electron transfer to the RS cluster. This study shows the optimized expression and purification protocols for the decarboxylase and the co-crystallization experiments and binding studies with 4-hydroxy-phenylacetate and 3,4-dihydroxyphenylacetate and with the inhibitor 4-hydroxy-phenylacetamide. The purification and characterization of active site mutants of decarboxylase are also done. Concerning 4-HPAD-AE, we report on the purification of code-optimized variants, and on spectroscopic and kinetic studies to characterize the respective i) SAM binding enthalpies, ii) rates for reductive cleavage of SAM and iii) putative functions of the additional Fe/S clusters. The truncated mutant lacking the binding motifs for the auxiliary clusters is characterized to diagnose the configuration, stoichiometry and function of the auxiliary clusters.

Die Phospholipid-Hydroperoxid Glutathion-Peroxidase (phGPx) ist ein monomeres Selenoprotein, welches innerhalb der Familie der Glutathion-Peroxidasen aufgrund seiner breiten Substratspezifität und der Fähigkeit Proteinthiole zu modifizieren eine Sonderstellung einnimmt. Vom Gen der phGPx werden nach heutigem Kenntnisstand drei verschiedene Protein-Isoformen gebildet. Die mitochondriale Isoform enthält am N-Terminus ein mitochondriales Insertionssignal und wird bevorzugt im Testis exprimiert. Von einem im Leserahmen stromabwärts liegenden Startkodon wird die kürzere, ubiquitär exprimierte zytosolische Isoform synthetisiert. Eine dritte phGPx-Isoform besitzt eine N-terminale nukleäre Lokalisationssequenz (kodiert von einem alternativen Exon 1) und wird vornehmlich in den Kernen post-meiotischer Zellen der Spermatogenese gefunden. Aufgabe dieser Arbeit war es, die molekularen Mechanismen zu untersuchen, die am Zustandekommen des vielfältigen Expressionsmusters der phGPx-Isoformen beteiligt sind. Im ersten Teil der Arbeit wurden transkriptionelle Regulationsmechanismen der phGPx-Expression untersucht. Im proximalen Promotorbereich (-100 bp – +228 bp) des phGPx-Gens wurden unter in vitro (Supershift-Assay) und in vivo (Chromatin-Immunopräzipitation) Bedingungen die Transkriptionsfaktoren Sp1 und NF-Y identifiziert, die an drei GC-reiche Motive beziehungsweise zwei inverse CCAAT-Boxen binden. Darüber hinaus konnten in kompetetiven Gelshift-Assays im proximalen Promotorbereich zwei Bindungssequenzen identifiziert werden, die von Faktoren der Smad-Familie gebunden werden. Funktionelle in vitro Promotorstudien mit mutierten Promotorkonstrukten zeigten, dass die Mutagenesen der Sp1- und NF-Y Bindestellen einen starken Einfluss auf die Reportergenaktivität hatten. Im zweiten Teil der Arbeit wurden durch Untersuchungen von Protein-RNA-Interaktionen post-transkriptionelle Mechanismen der Expressionsregulation studiert. Mit Hilfe des in vivo Ansatzes des Hefe Drei-Hybrid Systems wurde der Guanin-reiche Sequenz bindende Faktor 1 (GRSF1) identifiziert, der in der 5’-untranslatierte Region der mitochondrialen phGPx-mRNA bindet. In RNA Gelshift-Assays wurde die Spezifität dieser Interaktion bestätigt und näher charakterisiert. Schließlich wurden für GRSF1 und die phGPx Expressionsprofile in murinen Gewebe erstellt sowie die zeitabhängige Expression beider Proteine während der Embryogenese verfolgt. Die auffällig ähnlichen Expressionsmuster lassen ähnliche Regulationsmechanismen vermuten. Die in dieser Arbeit identifizierten trans-regulatorischen Proteine Sp1, NF-Y, Smad und GRSF1 sollten an der differentiellen Expression der phGPx-Isoformen beteiligt sein. / The Phospholipid Hydroperoxide Glutathione Peroxidase (phGPx) is a monomeric selenoprotein that is unique in the family of Glutathione Peroxidases due to its low substrate specificity and its ability to oxidise protein thiols. Three different isoforms are known to derive from one common gene. The mitochondrial Isoform contains an N-terminal mitochondrial insertion sequence and is preferentially expressed in postpubertal testis. The shorter, ubiquitously expressed, cytosolic isoform is expressed from an in-frame start codon. A third isoform contains an N-terminal nuclear localization signal coded for by an alternative exon 1 and is preferentially expressed in the nuclei of post-meiotic spermatides. The aim of the present study is to investigate the molecular mechanisms leading to the different isoforms and causing their tissue specific expression pattern. In the first part of this work transcriptional regulatory mechanisms will be analysed. Within the proximal promoter region (-100 to +228 bp) of the phGPx gene the transcription factors SP1 and NF-Y were identified to bind to three GC-boxes and two CCAAT-boxes respectively using in vitro methods (Supershift Assays) and in vivo methods (Chromatine immunoprecipitation). Moreover, performing competitive gel shift assays two binding elements for the smad family of transcription factors could be identified. Functional in vitro reporter gene assays provided evidence that the mutagenesis of the binding sequences for NF-Y and Sp1 has a strong impact on promoter activity. In the second part of this work post-transcriptional events in the expression regulation of the phGPx were analysed on the basis of protein/RNA interactions. Applying the in vivo approach of the yeast three hybrid system the Guanin-riche sequence binding factor 1 (GRSF1) could be identified binding to the 5’-untranslated region of the mitochondrial phGPx messenger. RNA mobility shift assays were performed to further characterize the specificity of this protein/RNA interaction. Eventually, the tissue distribution of GRSF1 and phGPx was studied in murine tissues and their expression kinetics were followed during murine embryogenesis. The obvious parallel expression kinetics for mitochondrial phGPx and GRSF1 suggest common regulatory mechanisms for these two genes. All the identified trans-regulatory elements are very likely to be involved in the differential expression regulation of the phGPx isoforms.