Utvecklingsarbetet handlar om hur författaren skapade en lektionsserie för två gymnasieklasser inom musik i kursen gehörs- och musiklära. Under lektionsserien undervisade författaren om hur man kan planka musik, det vill säga hur man genom gehöret återger olika stämmor ur en låt. Att planka musik innebär dels att man med hjälp av ett instrument efterliknar det man hör, dels transkriberar musiken på noter, eller både och. Arbetet behandlar den transkriberade plankningen och vilka metoder man kan använda för att lära sig att höra olika stämmor inom en poplåt. Syftet med arbetet är att se vilka förmågor musikgymnasieelever utvecklar i gehörs- och musiklära under en lektionsserie där musik plankas. Elevernas kunskaper mättes genom ett screeningtest och ett slutprov efter fyra lektioner. Under lektionerna fick eleverna olika plankningsövningar på vanligt förekommande instrument inom popgenren som piano, elbas och trummor. Resultaten pekar på att det krävs förkunskaper om notation samt ett utvecklat gehör för att planka korrekt rytmiskt och harmoniskt.

Detta arbete har sin utgångspunkt i ett återkommande problem för kyrkomusiker; att bli ersatt av förinspelad musik. Det kan vara ingångsmusik till ett bröllop eller en avliden persons favoritlåt som spelas under en begravning. Den utbildning och kompetens som musikern erhåller blir åsidosatt, och hen får inte utföra sitt jobb. Syftet med arbetet är att transkribera musik från olika genrer till orgel och få det att låta som om musiken är orgelmusik i grunden. Detta för att förbereda mig på min kommande roll som kyrkomusiker och hur jag ska lättare kunna parera olika situationer där förinspelad musik önskas. Den ena metoden är partiturbaserad, vilket innebär att jag transkriberar den musiken jag ser på partituret framför mig. Den andra metoden är gehörsbaserad, och det innebär att jag transkriberar den musik som jag hör. Arbetet har resulterat i fyra transkriptioner av stycken i olika genrer. I arbetet beskriver jag hur transkriptionsprocessen har gått till för varje stycke, och resultatet av transkriptionerna skildras i form av partitur och ljudupptagningar. Som blivande kyrkomusiker tycker jag att det är viktigt att diskutera den levande musikens betydelse och min förhoppning är att den som läser inspireras till att stå upp för sin egen kompetens och utbildning.

RNA polymerase (RNAP) is the enzyme that catalyzes synthesis of RNA. Mycobacterial RNAP significantly differs from RNAPs from other bacterial species. It requires special transcription factors such as RbpA or CarD. Another difference is the presence of a small RNA (sRNA), Ms1, that binds to mycobacterial RNAP. Ms1 regulates the amount of RNAP in the cell. In our laboratory we recently discovered MoaB2, a new binding partner of mycobacterial A (encoded by sigA), an RNAP subunit, which is essential for recognition of the initial promoter sequence and initiation of transcription. The function of MoaB2 in the regulation of transcription and gene expression is still unknown. The first aim of this Thesis is contribute to elucidation of the mechanism by which Ms1 affects the amount of RNAP. The experiments revealed that this regulation occurs at the level of transcription; Ms1 affects the activity of promoter(s) that drive the transcription of rpoB- rpoC that encode the two catalytic subunits of RNAP. The second aim of this Thesis is to characterize the interactions of MoaB2 with protein of the transcription apparatus. The results confirmed the interaction of MoaB2 with A and showed that neither RNAP nor transcription factors RbpA and CarD are required for this interaction. Finally, a role of the...

Die Gattung Listeria umfasst sechs bekannte Arten ubiquitär vorkommender Gram-positiver, nicht sporulierender Stäbchenbakterien. Von diesen Spezies sind Listeria monocytogenes und L. ivanovii in der Lage bei Mensch und Tier das Krankheitsbild der Listeriose zu verursachen (Rocourt & Seeliger, 1985; Vázquez-Boland et al., 2001b; Weis & Seeliger, 1975), wobei L. ivanovii vorwiegend bei Tieren als Krankheitserreger vorkommt (Cummins et al., 1994; Hof & Hefner, 1988). L. monocytogenes gilt als wichtiges Modell für ein intrazelluläres Pathogen, das mit Hilfe seiner Internaline auch in nicht-professionelle Phagozyten invadieren (Gaillard et al., 1991; Lingnau et al., 1995) und sich dank einer Reihe weiterer Virulenzfaktoren im Zytoplasma vermehren, fortbewegen und Nachbarzellen infizieren kann (Tilney & Portnoy, 1989). Die beiden pathogenen Arten und das apathogene L. seeligeri besitzen eine als LIPI-1 bezeichnete Pathogenitätsinsel (Gouin et al., 1994; Kreft et al., 2002). Internalingene sind bei L. monocytogenes teilweise geclustert und bei L. ivanovii zu einem großen Teil in einer LIPI-2 genannten Pathogenitätsinsel organisiert (Domínguez-Bernal et al., 2006; Dramsi et al., 1997; Gaillard et al., 1991; Raffelsbauer et al., 1998). Die Expression vieler dieser Virulenzgene wird durch das zentrale Regulatorprotein PrfA gesteuert, dessen Gen prfA selbst Teil der LIPI-1 ist (Domínguez-Bernal et al., 2006; Leimeister-Wächter et al., 1990; Lingnau et al., 1995; Mengaud et al., 1991a). Im Rahmen dieser Arbeit sollten die Internaline InlC, InlE, InlG und InlH von L. monocytogenes näher untersucht werden. Dazu wurden rekombinante His6-markierte Internaline aufgereinigt und polyklonale Antiseren gegen die Internaline A, B, E, G und H hergestellt. Darüber hinaus gelang die Herstellung zweier monoklonaler Antikörper gegen InlG. Obwohl die Antikörper gegen InlG und InlE ihre rekombinanten Antigene gut dekorieren, konnten mit ihnen keine Proteine in Zellwand- oder Überstandspräparaten von L. monocytogenes EGD und EGDe detektiert werden. Das Antiserum gegen InlH kreuzreagierte mit InlA und auch schwach mit anderen Internalinen. In Zellwandpräparaten von L. monocytogenes dekorierte es ein ~50 kDa schweres Protein, welches mit InlH identisch sein könnte. Es fehlt in inlG/H/E Deletionsmutanten und wird in einer inlA/B Deletionsmutante stärker exprimiert. Im Kulturüberstand ist es etwas schwerer, wie man es von einem Protein mit LPXTG Motiv erwartet, das nicht von Sortase (Bierne et al., 2002; Garandeau et al., 2002) prozessiert wurde. In L. monocytogenes EGDe wird dieses ~50 kDa Protein um ein bis zwei dekadische Größenordungen stärker exprimiert als in L. monocytogenes EGD. Die Expression des Proteins war bei 30 und 37 °C gleich stark und wurde nicht durch PrfA reguliert. In Zellwandpräparaten von L. ivanovii ATCC 19119 dekorierten die Seren gegen InlA und InlH ein Protein das in seiner Größe dem InlA von L. monocytogenes entspricht. Mit Hexosaminidase Assays zur Untersuchung von Zelladhärenz (nach Landegren, 1984) an rekombinante His6-markierte Internaline konnte keine Interaktion der Internaline InlE, InlG oder InlH mit Oberflächenfaktoren von Caco-2, HeLa oder HepG2 Zellen nachgewiesen werden, während Positivkontrollen mit InlA und InlB weitestgehend erwartungsgemäß ausfielen. InlC besitzt jedoch offenbar einen bisher noch nicht genauer identifizierten Rezeptor auf der Zelloberfläche. An InlC und EGF adhärierten Caco-2 Zellen stark wachstumsphasenabhängig und etwa tausendfach schwächer als an InlA. Die beste Bindung erfolgte bei semikonfluent gewachsenen Zellen, die am Vortag ausgesät wurden. Unter diesen Bedingungen war auch die von Bergmann et al. beobachtete unterstützende Wirkung von InlC auf die InlA-abhängige Invasion am größten (Bergmann et al., 2002). In dieser Arbeit wurden außerdem die Promotoren von Internalingenen aus L. ivanovii, sowie weitere Virulenzgene (plcA, hly, actA) der Spezies L. monocytogenes, L. ivanovii und L. seeligeri mit Hilfe eines zellfreien in vitro Transkriptionssystems (Lalic-Mülthaler et al., 2001) untersucht, um deren PrfA-Abhängigkeit und Aktivität unabhängig von physiologischen Faktoren analysieren zu können, da die PrfA-Aktivität in vivo pleiotrop reguliert wird (Dickneite et al., 1998; Ermolaeva et al., 2004; Milenbachs et al., 1997; Milenbachs Lukowiak et al., 2004; Renzoni et al., 1997; Ripio et al., 1996). Dafür wurde in dieser Arbeit RNA-Polymerase aus L. monocytogenes ΔprfA ΔsigB (Stritzker et al., 2005) isoliert. Gleichzeitig wurde die Aktivität von rekombinanten His6-markierten PrfA Proteinen untersucht. Dazu wurden die PrfA Proteine von L. monocytogenes (m-PrfA und hyperaktives m-PrfA* (Ripio et al., 1997b)), L. ivanovii (i-PrfA) und L. seeligeri (s-PrfA), so wie ein Hybridprotein (sm-PrfA) aufgereinigt. Das Hybridprotein sm-PrfA entspricht s-PrfA bis auf die letzten 38 Aminosäurereste, die durch jene von m-PrfA ersetzt wurden. ... / The genus Listeria comprises six known species of ubiquitous Gram-positive, non-sporulating, rod-shaped bacteria. Of these species Listeria monocytogenes and L. ivanovii are able to cause the clinical picture of listeriosis in humans and animals (Rocourt & Seeliger, 1985; Vázquez-Boland et al., 2001b; Weis & Seeliger, 1975) with L. ivanovii predominantly occurring in animals (Cummins et al., 1994; Hof & Hefner, 1988). L. monocytogenes is considered as important model of an intracellular pathogen that can also invade non-professional phagocytes with the aid of internalins (Gaillard et al., 1991; Lingnau et al., 1995) and can multiply and spread due to a set of virulence factors (Tilney & Portnoy, 1989). The two pathogenic species and the apathogenic L. seeligeri possess a pathogenicity island termed LIPI-1 (Gouin et al., 1994; Kreft et al., 2002). In L. monocytogenes internalin genes are partially clustered and mainly form a pathogenicity island termed LIPI-2 in L. ivanovii (Domínguez-Bernal et al., 2006; Dramsi et al., 1997; Gaillard et al., 1991; Raffelsbauer et al., 1998). The expression of many virulence genes is controlled by the central regulatory protein PrfA which gene prfA is part of LIPI-1 (Domínguez-Bernal et al., 2006; Leimeister-Wächter et al., 1990; Lingnau et al., 1995; Mengaud et al., 1991a). In the context of this work the internalins InlC, InlE, InlG and InlH of L. monocytogenes should be further investigated. Therefore recombinant His6-tagged internalins were purified and polyclonal antisera against the internalins A, B, E, G and H were raised. In addition the creation of two monoclonal antibodies against InlG succeeded. While the antibodies against InlG and InlE decorated well their recombinant antigens, they could not detect proteins in cell wall preparations or culture supernatant of L. monocytogenes EGD and EGDe. The antiserum against InlH cross-reacted with InlA and weakly also with other internalins. In cell wall preparations of L. monocytogenes it decorated a ~50 kDa protein which could be identical with InlH. This protein is missing in inlG/H/E deletion mutants and is stronger expressed in inlA/B deletion mutants. It is slightly bigger in the supernatant as expected for a protein with LPXTG motif that was not processed by sortase (Bierne et al., 2002; Garandeau et al., 2002). In L. monocytogenes EGDe the ~50 kDa protein was expressed stronger than in L. monocytogenes EGD by two orders of magnitude. The expression of this protein was equal at 30 and 37 °C and was not regulated by PrfA. In cell wall preparations of L. ivanovii ATCC 19119 the antisera against InlA and InlH decorated a protein matching the size of InlA of L. monocytogenes. Hexosaminidase assays for analysis of cell adherence (after Landegren, 1984) with recombinant His6-tagged internalins showed no interaction of the internalins InlE, InlG or InlH with surface factors of Caco-2, HeLa or HepG2 cells while positive controls with InlA and InlB mainly resulted as expected. However InlC has a not yet identified receptor on the eukaryotic cell surface. Caco-2 cells adhered to InlC and EGF in a strongly growth phase dependent manner and roughly thousand fold weaklier then to InlA. Best binding was observed with semi confluent grown cells which were prepared one day before the assay. Under these conditions the supportive effect of InlC in InlA-dependent invasion reported by Bergmann et al. was also maximal (Bergmann et al., 2002). Furthermore in this work the promoters of internalin genes from L. ivanovii and other virulence genes (plcA, hly, actA) from the species L. monocytogenes, L. ivanovii and L. seeligeri were investigated with the aid of the cell free in vitro transcription assay (Lalic-Mülthaler et al., 2001) to analyze their PrfA-dependency and activity independent of metabolic factors because PrfA activity is pleiotropicly regulated in vivo (Dickneite et al., 1998; Ermolaeva et al., 2004; Milenbachs et al., 1997; Milenbachs Lukowiak et al., 2004; Renzoni et al., 1997; Ripio et al., 1996). Therefore RNA polymerase from L. monocytogenes ΔprfA ΔsigB (Stritzker et al., 2005) was isolated in this work. Simultaneously the activity of recombinant His6-tagged PrfA proteins was investigated. For this purpose PrfA proteins of L. monocytogenes (m-PrfA and hyperactive m-PrfA* (Ripio et al., 1997b)), L. ivanovii (i-PrfA), L. seeligeri (s-PrfA) and the hybrid protein (sm-PrfA) were purified. The hybrid protein sm-PrfA corresponds to s-PrfA except for the last 38 amino acid residues which were substituted by those of m-PrfA. ...

Genexpression in Eukaryoten beschreibt einen mehrstufigen Prozess, welcher auf Ebene der Transkription durch den positiven Transkriptionselongationsfaktor P-TEFb entscheidend reguliert wird. PTEFb bildet einen heterodimeren Komplex aus der Cyclin abhängigen Kinase 9 und deren Kofaktor Cyclin T1/2. Dieser Komplex aktiviert die Elongation der Transkription durch Phosphorylierung der negativen Elongationsfaktoren DSIF und NELF. Darüber hinaus phosphoryliert PTEFb Serin2 Reste in der C-terminalen Domäne von RNA PolII und stimuliert so die kotranskriptionelle Prozessierung der synthetisierten prä-mRNA. In Anpassung an unterschiedliche Wachstumsbedingungen wird die Aktivität dieses Faktors durch reversible Interaktion mit 7SK RNA und HEXIM Proteinen innerhalb eines katalytisch inaktiven Ribonukleoproteinpartikels (7SK RNP) streng kontrolliert. Dieses sensible Gleichgewicht zwischen P-TEFb auf der einen und dem 7SK RNP auf der anderen Seite bildet die Grundlage der Regulation der Transkriptionselongation. Trotz der hohen Abundanz von 7SK RNA in der Zelle, assoziiert in vivo jedoch nur ein relativ kleiner Teil hiervon mit P-TEFb, sodass die effektiv zur Verfügung stehende RNA-Menge für die Bildung des 7SK RNP vermutlich limitierend wirkt. Ziel der vorliegenden Arbeit war es daher neue 7SK RNA interagierende Faktoren zu identifizieren, welche die Interaktion von PTEFb mit dem 7SK RNP steuern und so die PolII abhängige Transkription regulieren. Anhand verschiedener chromatographischer Reinigungen konnte zunächst ein bislang uncharakterisiertes La ähnliches Protein (LARP7) mit einer spezifischen Affinität für Pyrimidinreiche RNAs isoliert werden. LARP7 bindet, wie durch immunbiochemische Analysen und RNA- Bindungsstudien gezeigt werden konnte, quantitativ an das hoch konservierte uridylreiche 3´- Ende von 7SK RNA. Diese Assoziation erfordert dessen La- und RRMDomänen und erhöht wesentlich die Stabilität der RNA. Darüber hinaus kofraktioniert LARP7 mit weiteren Faktoren des 7SK RNP, bindet direkt an HEXIM1 und P-TEFb und stellt somit ebenfalls eine integrale Komponente des 7SK RNP dar. Die gewonnenen Daten weisen außerdem erstmals darauf hin, dass P-TEFb durch einen vorgeformten trimeren Komplexes, bestehend aus HEXIM1, 7SK RNA und LARP7 inhibiert wird. Reportergenanalysen in TZMbl-Zellen, welche Luziferase unter der Kontrolle des streng P-TEFb abhängigen HIV-1-LTRPromotors exprimieren zeigten, dass diese Inhibition im Wesentlichen durch LARP7 vermittelt wird. So ließ sich nach Reduktion der LARP7 Expression mittels RNAi eine signifikante Steigerung der Transkription vom HIV-1-LTR-Promotor beobachten. Eine ähnliche Stimulation der Transkription von PolII konnte in LARP7 defizienten HeLa-Zellen durch quantitative Real-Time-PCR auch für eine Reihe zellulärer Gene nachgewiesen werden. Die Beobachtung, dass LARP7 die generelle PolII Transkription reprimiert, korreliert zudem mit einer bereits beschriebenen Tumorsupressorfunktion des LARP7 homologen mxc Proteins aus D. melanogaster. Somit beeinflusst LARP7 das zelluläre Gleichgewicht zwischen freiem und 7SK RNP-gebundenem P-TEFb und fungiert somit als negativer Regulator der PolII Transkription in vivo. / Eucaryotic gene expression is a multistep process, which is critically regulated on the level of RNA polII transcription by the positive transcription elongation factor P-TEFb. P-TEFb forms a heterodimeric complex, consisting of the cyclin-dependent kinase 9 and its cofactor cyclin T1/2. This complex stimulates transcriptional elongation as well as the cotranscriptional processing of the synthesized pre-mRNA by phosphorylation of negative elongation factors and the RNA polII Cterminal domain. To accommodate different growth conditions, P-TEFb activity is kept under tight control through its reversible interaction with 7SK RNA and HEXIM proteins in a catalytically inactive ribonucleoprotein particle (RNP). This sensitive balance between PTEFb on the one hand and the 7SK RNP on the other represents the basis of transcriptional regulation of elongation. Despite the high abundance of 7SK RNA in the cell, only a small part is associated with P-TEFb in vivo, suggesting that the actual amount of RNA available limits the formation of the 7SK RNP. Hence, the objective of the present study was to identify novel 7SK RNA interacting factors, which direct the interaction of P-TEFb with the 7SK RNP, thereby regulating polII dependent transcription. At first, using different chromatographic purification strategies, an as yet uncharacterized La related protein (LARP7) with an affinity to pyrimidine- rich RNAs was isolated. Immunobiochemical analysis and RNA binding studies revealed, that LARP7 quantitatively associates with the highly conserved 3´-UUU-OH terminus of 7SK RNA. This binding requires its La- and RRM-domain and dramatically increases RNA stability. Moreover, LARP7 co-fractionates with additional factors of the 7SK RNP, binds directly to HEXIM1 and P-TEFb and therefore likewise constitutes an integral component of the 7SK RNP. Data presented here indicate that P-TEFb is inhibited upon association with a trimeric complex consisting of HEXIM1, 7SK RNA and LARP7. Furthermore, reporter gene analysis in TZMbl cells - cells expressing luciferase under the control of the strictly P-TEFb dependent HIV-1-LTR promoter - demonstrated this inhibition to be mainly mediated by LARP7. Thus, reduction of LARP7 expression by RNA-interference led to a significant stimulation of transcription in TZMbl cells. In addition, quantitative real time pcr revealed a similar effect on transcription for a series of cellular genes in LARP7 deficient HeLa cells. Moreover, the observation, that LARP7 represses polII transcription in general correlates well with a known function of the d. melanogaster LARP7 homologue mxc as a tumor suppressor. Thus, LARP7 affects the cellular P-TEFb/7SK RNP equilibrium und serves as a negative regulator of polII transcription in vivo.

Ausgehend von der bereits bekannten AsP (Adrenal secretory Protease; RAT2) der Ratte, wurde in dieser Arbeit die neue Familie der „Airway Trypsin-like Serinproteasen“ mit ihren Isoformen bei Mensch, Maus und Ratte (HAT, MAT und RAT) untersucht. Die codierenden Gene wurden identifiziert. Bei Maus und Ratte existieren zwei Isoformen, eine kurze und eine lange, die das Ergebnis von alternativer Transkription sind. Beim Menschen konnte ein Stopcodon nachgewiesen werden, welches die Bildung einer kurzen Isoform verhindert. Ferner wurden der Aufbau, die Strukturdomänen und die Gewebeverteilung der Isoformen charakterisiert. Die Ergebnisse deuten auf ein multifunktionelles Protein hin, welches in viele physiologische Prozesse involviert sein dürfte. Die Rolle von AsP sollte über die Steuerung der adrenalen Mitogenese hinausreichen. Die weitverbreitete Expression der ATs in vielen Geweben stellt ihre spezifische Rolle für eine ausschließliche N-POMC-Spaltung und die Bildung von adrenalen Mitogenen in Frage, denn diese Spaltung fände an vielen verschiedenen Stellen statt, welche erkennbar in keiner Beziehung zur Nebennieren-Physiologie stehen. Ein wesentlicher Befund dieser Arbeit ist die Tatsache, dass sich die Ergebnisse bei der Ratte und der dortigen physiologischen Funktion der AsP/ RAT2 in der adrenalen Mitogenese nicht auf den Menschen übertragen lassen. Beim Menschen lässt sich HAT nicht in der Nebennierenrinde nachweisen, HAT stellt also nicht das humane Gegenstück zur AsP der Ratte dar. Umgekehrt finden sich auch bei den Nagern die langen, HAT-ähnlichen Isoformen nicht in der Nebenniere. Ferner konnte eine Beteiligung von HAT an der Nebennierentumorgenese anhand der vorliegenden Daten nicht bestätigt werden. HAT ließ sich in Nebennierenrinden-Tumoren praktisch nicht nachweisen. In Phäochromozytomen fand sich in 4 von 5 Gewebeproben eine HAT-Expression. Die chromaffinen Zellen im Nebennierenmark exprimieren u.a. POMC, so dass HAT hier evtl. doch eine physiologische Rolle einnehmen könnte. Über die Funktion der AT-Proteasen an anderen Orten ist bislang nur wenig bekannt, hier sind weitere Untersuchungen notwendig. Zusammenfassend gelang in dieser Arbeit die Charakterisierung einer interessanten, in mehreren Spezies konservierten Proteasenfamilie, die über ein komplexes Expressionsmuster verfügt. Im Gegensatz zum Menschen existieren in den Nagern zwei Isoformen, eine kurze und eine lange. Sie gehen durch den Mechanismus der alternativen Transkription aus einem einzigen Gen hervor. Aufgrund der breiten Expression in vielen Geweben dürfte die Funktion sehr vielschichtig sein. Eine Rolle in der humanen Nebennierentumorgenese konnte für das humane Homolog nicht nachgewiesen werden. / Beginning with the already known AsP (Adrenal secretory Protease; RAT2) of the rat the new family of “Airway Trypsin-like Serine Proteases“ with its isoforms in man, mouse and rat (HAT, MAT and RAT) has been investigated. The coding genes have been identified. In mouse and rat two isoforms exist, a short one and a long one, which are generated by alternative transcription. In humans a stop-codon could be shown which prevents the generation of a short isoform. The isoforms’ structure, domain structure and tissue-expression have been characterized. The results suggest a multifunctional protein which should be involved in many physiological processes. The role of AsP should also exceed the control of adrenal mitogenesis. The widespread expression of the ATs in many tissues gives evidence against a specific role in exclusively cleaving N-POMC and producing adrenal mitogens as this cleavage would take place in many different locations which are obviously not related with adrenal physiology. A main result of this dissertation is the fact that the results from AsP/ RAT2 in rats with the physiological function in adrenal mitogenesis cannot be transferred to humans. Human HAT is not being found in the adrenal cortex and thus HAT is not the human homolog of the rat’s AsP. Moreover, in rodents the long HAT-like Isoforms are not being found in the adrenal as well. Furthermore the data did not show any involvement of HAT in adrenal tumourigenesis. There was no significant detection of HAT in adrenocortical tumors. In pheochromocytoma in 4 out of 5 tissue samples HAT expression could be found. The chromaffin cells in adrenal medulla express POMC so that HAT could perhaps play a physiological role there. Further studies will be necessary to investigate the function of AT proteases in other places. In summary this work could characterize an interesting family of proteases which is conserved in several species with a complex pattern of expression. In contrast to man rodents have two isoforms, a short one and a long one. They originate from one gene by the mechanism of alternative transcription. The widespread expression of ATs indicates a complex function. For human HAT a role in human adrenal tumourigenesis could not be proved.

The saprophytic filamentous fungus Aspergillus fumigatus has been gaining importance as an opportunistic human pathogen over the past decades. Advances in modern medicine have created a growing group of patients susceptible to infection with A. fumigatus, often contracting potentially deadly invasive aspergillosis. The virulence of this pathogen appears to be a multifactorial trait, a combination of physiological characteristics that enables the fungus to infect immunocompromised humans. This work concentrates on the nitrogen metabolism of A. fumigatus, which is essential for meeting the nutritional needs inside the human host. Using DNA microarrays, the transcriptional response during growth on three different secondary nitrogen sources was examined, which revealed the metabolic versatility of A. fumigatus, especially when challenged with proteins as the sole source of nitrogen. In-depth transcriptional profiling of the eight-member oligopeptide transporter (OPT) gene family underlined the importance of oligopeptide transport for growth on complex nitrogen sources like BSA or collagen. Heterologous expression of the opt genes in Saccharomyces cerevisiae showed their functionality as oligopeptide transporters, and characterized their substrate specificity. Using a Cre/loxP based genetic tool, a complete deletion of all opt genes in A. fumigatus was achieved. The resultant strain exhibited diminished growth on medium where the oligopeptide GPGG was the sole nitrogen source, but did not show any other in vitro phenotype. The opt deletion strain was not attenuated in virulence in a murine model of pulmonary aspergillosis, suggesting that the OPT gene family is not necessary for successful infection. The connection of oligopeptide transport and extracellular proteolytic activity was investigated by deleting the genes encoding Dpp4 and Dpp5, two dipeptidyl peptidases, or PrtT, the transcriptional regulator of major secreted proteases, in the complete opt deletion background. In contrast to the deletion of dpp4 and dpp5, which did not result in any additional phenotype, the absence of prtT led to a drastic growth defect on porcine lung agar. This suggests a synergistic action of extracellular proteolytic digest of proteins and transport of oligopeptide degradation products into the cell. Finally, this work established the bacterial β-Rec/six site-specific recombination system as a novel genetic tool for targeted gene deletion in A. fumigatus. / Bedingt durch die medizinischen Fortschritte der vergangenen Jahrzehnte, hat sich die Zahl der Infektionen mit dem saprophytischen Schimmelpilz Aspergillus fumigatus drastisch erhöht. Die Virulenz von A. fumigatus für immungeschwächte Personen scheint hierbei auf einer Kombination an physiologischen Merkmalen und Fähigkeiten des Pilzes zu beruhen, weniger auf spezifischen Virulenzfaktoren. Diese Arbeit widmet sich dem Stickstoffmetabolismus von A. fumigatus, welcher essentiell für die Ernährung des Pilzes innerhalb des menschlichen Wirtes ist. Mittels DNA Microarrays gelang es die Reaktion des Pilzes auf das Vorhandensein dreier sekundärer Stickstoffquellen auf transkriptioneller Ebene zu erforschen, wobei sich besonders in Gegenwart von Protein die metabolische Vielseitigkeit von A. fumigatus zeigte. Tiefergehende transkriptionelle Studien der Oligopeptidtransporter (OPT) Genfamilie unterstrichen die Relevanz des Oligopeptidtransportes, während des Wachstums auf komplexen Stickstoffquellen wie BSA oder Collagen. Expression der opt Gene in Saccharomyces cerevisiae half deren Funktionalität als Oligopeptidtransporter und deren Substratspezifität zu untersuchen. Mittels eines Cre/loxP basierten Systems gelang es, sämtliche 8 opt Gene in A. fumigatus zu deletieren. Der daraus resultierende Stamm zeigte vermindertes Wachstum auf Medium mit dem Oligopeptid GPGG als einziger Stickstoffquelle, wuchs sonst allerdings wie der Wildtyp. Der Stamm zeigte keine verminderte Virulenz in einem Mausmodell für pulmonale Aspergillose, was darauf hindeutet, dass die OPT Genfamilie für einen erfolgreichen Infektionsverlauf nicht von nöten ist. Durch Deletion im OPT defizienten Stammhintergrund, entweder der zwei Dipeptidylpeptidasen Dpp4 und Dpp5, oder des transkriptionellen Regulators einiger zentraler sekretierter Proteasen PrtT, wurde die Verbindung zwischen Oligopeptidtransport und extrazellulärem Proteinabbau untersucht. Während die Deletion der Dipeptidylpeptidasen zu keinem weiteren Wachstumsphänotyp führte, resultierte das Entfernen des prtT Gens in einem drastischen Wachstumsdefekt auf einem Lungenagarmedium. Dies legt den Schluss nahe, dass sekretierte Proteasen und Oligopeptidtransporter synergistisch zusammenwirken, um extrazelluläres Protein als Nährstoffquelle zu erschließen. Schlussendlich gelang es in dieser Arbeit ebenfalls, das bakterielle β-Rec/six basierte Rekombinationssystem als genetisches Werkzeug zur gezielten Genmanipulation von A. fumigatus zu etablieren.

Foamyviren enthalten vier zentrale purinreiche Sequenzen, die Elemente A bis D. Bekannt sind solche auch bei anderen Retroviren, u.a. bei HIV, wo der cPPT (central polypurine tract) für eine effektive Replikation benötigt wird und eine Kopie des 3´PPT darstellt. Bei FV ist nur das Element D sequenzidentisch zum 3´PPT, welcher sich bei allen Retroviren findet und von welchem die Plusstrang-Synthese bei der Bildung der cDNA intiiert wird. Vermutet wurde daher für das Element D, das es einen zweiten Initiationsort für die Plusstrang-Synthese darstellt und analog zum cPPT bei HIV die Replikation zu beschleunigen vermag. Um die Funktion der purinreichen Sequenzen zu verstehen, führten wir Mutationen in die Elemente A bis D ein und untersuchten sie im infektiösen Volllängenklon sowie im Vektorkontext; zusätzlich analysierten wir die viralen Proteine in infizierten Zellen und Viruspartikeln. / Foamy viruses contain four central purine-rich sequences, namely element A, B, C and D. Such sequences are also known in other retroviruses, for example in HIV, which harbours a cPPT (central polypurine tract) that is needed for effective replication and is an exact copy of the 3´PPT. In FV only element D is a copy of the 3´PPT, which is essential for reverse transcription as it is the initiation site for plus strand DNA synthesis. Therefore, element D is thought to serve as a second initiation site for plus strand DNA synthesis in order to accelerate viral replication. We mutated the four purine-rich elements and analysed them in vector and infectious virus context to determine their role; furthermore we investigated viral protein production in infected cells and viral particles.

The correct regulation of cell growth and proliferation is essential during normal animal development. Myc proteins function as transcription factors, being involved in the con-trol of many growth- and proliferation-associated genes and deregulation of Myc is one of the main driving factors of human malignancies. The first part of this thesis focuses on the identification of directly regulated Myc target genes in Drosophila melanogaster, by combining ChIPseq and RNAseq approaches. The analysis results in a core set of Myc target genes of less than 300 genes which are mainly involved in ribosome biogenesis. Among these genes we identify a novel class of Myc targets, the non-coding small nucleolar RNAs (snoRNAs). In vivo studies show that loss of snoRNAs not only impairs growth during normal development, but that overexpression of several snoRNAs can also enhance tumor development in a neu-ronal tumor model. Together the data show that Myc acts as a master regulator of ribo-some biogenesis and that Myc’s transforming effects in tumor development are at least partially mediated by the snoRNAs. In the second part of the thesis, the interaction of Myc and the Zf-protein Chinmo is described. Co-immunoprecipitations of the two proteins performed under endogenous and exogenous conditions show that they interact physically and that neither the two Zf-domains nor the BTB/POZ-domain of Chinmo are important for this interaction. Fur-thermore ChIP experiments and Myc dependent luciferase assays show that Chinmo and Myc share common target genes, and that Chinmo is presumably also involved in their regulation. While the exact way of how Myc and Chinmo genetically interact with each other still has to be investigated, we show that their interaction is important in a tumor model. Overexpression of the tumor-suppressors Ras and Chinmo leads to tu-mor formation in Drosophila larvae, which is drastically impaired upon loss of Myc. / Die korrekte Regulation von Zellwachstum und Proliferation ist von entscheidender Bedeutung für die Entwicklung von Tieren. Myc-Proteine fungieren als Transkriptions-faktoren, die in die Funktionskontrolle vieler Gene eingebunden sind die eine Rolle bei Zellwachstum und Proliferation spielen. Fehlregulierung von Myc ist ein Hauptfaktor menschlicher Tumorbildung. Der erste Teil dieser Dissertation beschäftigt sich mit der Identifizierung direkt regulierter Myc Zielgene in Drosophila melanogaster durch Kombination von ChIPseq und RNAseq Analysen. Insgesamt wurde eine Hauptgruppe von weniger als 300 Myc Ziel-genen identifiziert, von denen der Großteil eine Funktion in der Ribosomen Biogenese hat. Unter diesen Genen haben wir eine neue Klasse an Myc Zielgenen identifiziert, die nicht-codierenden „small nucleolar RNAs“ (snoRNAs). In vivo Experimente zeigen, dass der Verlust der snoRNAs nicht nur das Wachstum während der natürlichen Ent-wicklung beeinträchtigt, sondern auch, dass Überexpression verschiedener snoRNAs die Tumorbildung in einem neuronalen Tumormodel begünstigt. Zusammenfassend zeigen die Daten, dass Myc maßgeblich Ribosomen Biogenese steuert und dass der transformierende Effekt, den Myc in der Tumorentwicklung inne hat, zumindest teilwei-se durch die snoRNAs gesteuert wird. Im zweiten Teil der Arbeit wird die Interaktion von Myc und dem Zink-Finger Protein Chinmo beschrieben. Co-Immunoprezipitationen der zwei Proteine die unter endogenen und exogenen Bedingungen durchgeführt wurden zeigen, dass sie physisch miteinander interagieren und dass weder Chinmos Zf-Domänen noch seine BTB/POZ-Domäne für diese Interaktion verantwortlich sind. ChIP-Versuche und Myc abhängige Luciferase-Assays zeigen weiterhin, dass Chinmo und Myc gemeinsame Zielgene besitzen und dass Chinmo darüber hinaus wahrscheinlich auch an ihrer Regulation beteiligt ist. Während der genaue Zusammenhang der genetischen Interaktionen von Myc und Chinmo noch ungewiss ist und weiterer Untersuchungen bedarf, kann gezeigt werden, dass die Interaktion der beiden Proteine in einem Tumormodel eine Rolle spielt. Die Tumorbildung die durch Überexpression des Tumorsuppressors Ras zusammen mit Chinmo hervorgerufen wird, wird durch den Verlust von Myc stark reduziert.

The sequencing of several ant genomes within the last six years open new research avenues for understanding not only the genetic basis of social species but also the complex systems such as immune responses in general. Similar to other social insects, ants live in cooperative colonies, often in high densities and with genetically identical or closely related individuals. The contact behaviours and crowd living conditions allow the disease to spread rapidly through colonies. Nevertheless, ants can efficiently combat infections by using diverse and effective immune mechanisms. However, the components of the immune system of carpenter ant Camponotus floridanus and also the factors in bacteria that facilitate infection are not well understood. To form a better view of the immune repository and study the C. floridanus immune responses against the bacteria, experimental data from Illumina sequencing and mass-spectrometry (MS) data of haemolymph in normal and infectious conditions were analysed and integrated with the several bioinformatics approaches. Briefly, the tasks were accomplished in three levels. First, the C. floridanus genome was re-annotated for the improvement of the existing annotation using the computational methods and transcriptomics data. Using the homology based methods, the extensive survey of literature, and mRNA expression profiles, the immune repository of C. floridanus were established. Second, large-scale protein-protein interactions (PPIs) and signalling network of C. floridanus were reconstructed and analysed and further the infection induced functional modules in the networks were detected by mapping of the expression data over the networks. In addition, the interactions of the immune components with the bacteria were identified by reconstructing inter-species PPIs networks and the interactions were validated by literature. Third, the stage-specific MS data of larvae and worker ants were analysed and the differences in the immune response were reported. Concisely, all the three omics levels resulted to multiple findings, for instance, re-annotation and transcriptome profiling resulted in the overall improvement of structural and functional annotation and detection of alternative splicing events, network analysis revealed the differentially expressed topologically important proteins and the active functional modules, MS data analysis revealed the stage specific differences in C. floridanus immune responses against bacterial pathogens. Taken together, starting from re-annotation of C. floridanus genome, this thesis provides a transcriptome and proteome level characterization of ant C. floridanus, particularly focusing on the immune system responses to pathogenic bacteria from a biological and a bioinformatics point of view. This work can serve as a model for the integration of omics data focusing on the immuno-transcriptome of insects. / Das Sequenzieren mehrerer Ameisen Genome innerhalb der letzten 6 Jahre eröffnete neue Forschungswege, um nicht nur die genetische Grundlade sozialer Arten, sondern auch komplexere Systeme wie generelle Immunantworten zu untersuchen. Ähnlich zu anderen sozialen Insekten leben Ameisen in Kolonien, oft mit einer sehr hohen Dichte mit genetisch übereinstimmenden oder nah verwandten Individuen. Das Sozialverhalten und die engen Lebensumstände führen dazu, dass sich Krankheiten in Kolonien schnell ausbreiten können. Dennoch können Ameisen mit der Nutzung ihrer komplexen Immunsystemmechanismen Infektionen effektiv abwehren. Die Zusammensetzung des Immunsystems der Rossameise Camponotus floridanus (C. floridanus) und die Faktoren der Bakterien, welche die Infektionen verursachen sind noch nicht gut untersucht. Um einen besseren Überblick über die verschiedenen Gruppen der Immun- Gene zu bekommen und um die Immunantworten von C. floridanus gegen Bakterien zu untersuchen haben wir experimentelle Daten der Illumina Sequenzierung und der Massenspektrometrie (MS) aus der Hämolymphe unter normalen und unter infizierten Bedingungen analysiert und über verschiedene bioinformatische Ansätzen zusammengefasst. Die Aufgabe wurde in drei Ebenen unterteilt. Zuerst wurde das Genom von C. floridanus neu annotiert, die Verbesserung der existierenden Annotation wurde rechnerisch und mit Transkriptom- Daten erreicht. Mit der Nutzung der auf Homologie- basierenden Methoden, der umfassenden Überprüfung der Literatur und der Nutzung von mRNA Genexpressionsanalysen wurde für C. floridanus dieser Überblick erstellt. Anschließend wurden größere Protein- Protein- Interaktionen (PPI) und Signalnetzwerke von C. floridanus rekonstruiert und analysiert und daraufhin wurden die Infektions-induzierten funktionalen Module im Netzwerk entdeckt und die Expressionsdaten über Netzwerke abgebildet. Zusätzlich wurden die Anteile der Immunantwort bei der Interaktion mit Bakterien mittels der Rekonstruktion von zwischenartlichen PPI Netzwerken identifiziert und diese Interaktionen wurden mit Literaturwerten validiert. In der dritten und letzten Phase wurden Daten der Stadium- spezifischen Massenspektrometrie (MS) von Larven- und Arbeiterameisen analysiert und die Unterschiede in den Immunantworten aufgezeichnet. Zusammengefasst lieferten alle drei Omiks- Ebenen jeweils viele Ergebnisse, zum Beispiel führte die neue Annotation und das Transkription- Profil zu einer generellen Verbesserung der strukturellen und funktionalen Annotation und dem Aufspüren von alternativen Splicing- Ereignissen. Die Netzwerkanalyse deckte die unterschiedlich exprimierten topologisch wichtigen Proteine und die aktiven funktionalen Module auf, die Analyse der MS- Daten erbrachte Ergebnisse über die Stadium- spezifischen Unterschiede in der Immunantwort von C. floridanus gegen bakterielle Pathogene. Rundum, beginnend mit der neuen Annotation des Genoms von C. floridanus stellt diese Arbeit eine Transkriptom- und Protein Charakterisierung der Ameise C. floridanus dar. Besonders lag der Fokus auf die Antworten des Immunsystems auf Pathogene Bakterien aus biologischer- und bioinformatischer Sicht. Diese Arbeit kann als Vorlage für die Integration von Omiks Daten dienen, welche sich auf die Immun- Transkriptome von Insekten fokussieren.