570 Biowissenschaften, Biologie
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Ziel der Bachelorarbeit ist es, die chemischen Verschiebungen statistisch auszuwerten und die Parameter der individuellen Statistik für die mögliche Zuordnung der Signale von RNA Molekülen zu verwenden, die noch strukturell unaufgeklärt sind. Parallel dazu wird versucht diese Informationen zu nutzen, um die jeweilige Sekundärstruktur einzelner RNA Abschnitte zu bestimmen. Anhand einer unbekannten RNA soll die aufgestellte Statistik ausgewertet und überprüft werden. In späteren Projekten ist geplant auf der Grundlage dieser Statistik eine neuartige Zuordnungsstrategie zu entwickeln und in einen Algorithmus und somit in eine Software umzusetzen.
Es ist eines der größten ungelösten Probleme der letzten Jahrzehnte, wie die Beziehung zwischen Sequenz und 3D-Struktur in Proteinen tatsächlich aussieht. Um die Funktion und den Einfluss von physiologischen Bedingungen exakt verstehen zu können, werden Aussagen über die Struktur von Proteinen benötigt. Energieprofile stellen ein Energiemodell dar, welches die damit verbundenen Aspekte teilweise untersucht. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf Wechselwirkungen der einzelnen Aminosäuren eines Proteins untereinander. Die Grundlage bildet die Berechnung der freien Energie jeder Aminosäure. Zu Beginn dieser Arbeit war es nur möglich, von globulären Proteinen Energieprofile zu berechnen. Ziel der Bachelorarbeit ist es, einen Algorithmus zu entwickeln, der von Membranproteinen Energieprofile berechnen kann, um verstehen zu können, wie sich unterschiedliche physiologische Bedingungen auf Membranproteine auswirken, und wie beispielsweise Punktmutationen die Funktionsfähigkeit und den strukturellen Aufbau von Membranproteinen beeinflussen können.
QSAR- und QSPR-Modelle finden bereits seit etwa 40 Jahren in der Arzneimittelherstellung, dem Drug-Design, Anwendung. Durch sie lassen sich Verhaltensweisen von chemischen Substanzen vorhersagen, sodass Interaktionen und Reaktionen mit anderen Chemikalien abgeschätzt werden können. Dieser Ansatz lässt sich auch auf Proteine übertragen. Der Faltungsweg eines Proteins hin zu seiner nativen Struktur kann noch nicht genau bestimmt werden. Durch die energetische Beschreibung mit Hilfe von Deskriptoren kann dies allerdings möglich werden. Diese Bachelorarbeit soll sich mit möglichen Deskriptoren befassen, um anschließende mathematische Analysen hin zu einem QSER-Modell (Quantitative Structure Energy Relationships) zu vereinfachen. Dabei sollen Zusammenhänge zwischen dem Energieprofil und der Struktur eines globulären Proteins erklärt, erforscht und verstanden werden. Auch Grundgedanken für die weitere Vorgehensweise sollen diskutiert und verglichen werden. Das abschließende Ziel der gesamten Thematik ist die Erklärung struktureller Ausbildungen eines Proteins unter Integration der energetischen Charakterisierungen.
Neurodegenerative Erkrankungen wie Morbus Alzheimer oder Parkinson treten durch die steigende Alterserwartung immer häufiger auf. Um diese medikamentös behandeln zu können, müssen Pharmaka die Blut-Hirn-Barriere überwinden, die das Gehirn vor im Blut befindlichen Krankheitserregern und Toxinen schützt. Eine Möglichkeit stellt die Kopplung des Medikaments an ein Nanopartikel dar. Diese sind mit dem rezeptorspezifischen Apolipoprotein E (ApoE) ummandelt und ermöglichen so die Überwindung der Blut-Hirn-Barriere. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Expression und Aufreinigung des humanen Apolipoproteins E3 (hsApoE3) in Escherichia coli und die Untersuchung der Expressionsfähigkeit in SFplus-Insektenzellen. Dazu wurde die cDNA Sequenz des hsApoE3 mit der Gensequenz der TEV-Proteasen-Schnittstelle sowie des Polyhistidin-Tags synthetisiert und in unterschiedliche pET Vektoren mit verschiedenen Fusionsproteinen kloniert, welche für die Expression Verwendung fanden. Als Fusionsproteine wurde entweder His6-Tag alleine oder der His6-Tag in Kombination mit einem GST, NusA, ZZ oder MBP-Tag verwendet. Das Fusionsprotein MBP-hsApoE3 wurde am stärksten exprimiert und konnte über den His6-Tag und einer anschließenden MBP-Affinitätschromatographie erfolgreich aufgereinigt werden
Als eines der wichtigsten Verfahren der Biologie als beobachtende Wissenschaft ist das Vergleichen von Organismen. Zweck dafür ist es auf phylogenetische Zusammenhänge schließen zu können. Dieses Prinzip ist ebenso auf den Nanokosmos der Proteine übertragbar. Aus dem Vergleich zweier Sequenzen können Unterschiede und Ähnlichkeiten aufgedeckt, und somit Rückschlüsse auf die funktionellen, strukturellen und evolutionären Beziehungen gewonnen werden. Es existieren zahlreiche Algorithmen, die den Vergleich von Proteinen auf den verschiedensten Abstraktionsebenen ermöglichen, wobei diese meist hochgradig spezialisiert sind. Diese Determiniertheit führt häufig zum Informationsverlust. Um den biologischen Kontext zu erfassen, ist es oft notwendig verschiedene Algorithmen auf eine Fragestellung anzuwenden. In dieser Arbeit wird ein Algorithmus vorgestellt, der die Informationen verschiedenster Proteinstrukturebenen vereint und daraus ein einziges Alignment erzeugen kann. Dafür nutzt das Programm den neuartigen Ansatz der Proteinenergieprofilberechnung. Weiterhin wird im Rahmen dieser Arbeit näher auf die Berechnung und Strukturkorrelationen von Energieprofilen eingegangen. Zudem wird ein Algorithmus erläutert, der Alignments dieser Profile durchführt. Im letzten Punkt wird eine Methodik zur Vorhersage von Energieprofilen erläutert sowie dessen Güte abgeschätzt.
Für die Untersuchung von Bewegungen menschlicher Probanden werden diese Bewegungen mit Hilfe von Motion-Capture-Systemen gemessen. Diese gemessenen Daten müssen auf ein biomechanisches Menschmodell übertragen werden, welches zuvor entsprechend den anthropometrischen Werten des Probanden parametrisiert werden muss. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der automatischen Bestimmung der anthropometrischen Daten und der Übertragung der Bewegungsdaten mittels inverser Kinematik.
Stabilitätsanalyse des Membranproteins HP0565 : eine experimentelle und bioinformatische Studie
(2010)
Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Auswertung von Kraft- Abstandskurven aus einem SMFS-Experiment des Membranproteins HP0565. Gleichermaßen wurden die Möglichkeiten einer bioinformatischen Studie für eine Charakterisierung des Proteins genutzt. Im Hinblick auf die Möglichkeiten der Single-Molecule-Force Spectroscopy (SMFS) wurden Stabilitätsanalysen und statistische Betrachtungen durchgeführt.
Ziel der Bachelorarbeit ist es die Verifizierung der Chou-Fasman-Präferenzen an RNA-Molekülen zu realisieren und in Entscheidungsbäume einzubinden. Des Weiteren soll auf Basis bekannter und bestehender Vorhersagealgorithmen ein Meta-Vorhersage-Server erschaffen werden. Dieser soll alle bisher bekannten Vorhersagen bündeln und auf diesem Weg eine Qualitätssteigerung erzielen. Ziel ist es, die Sekundärstruktur einer Base X, aber auch die Base X selbst in Abhängigkeit von Vorgänger- und Nachfolger-Base vorherzusagen. Dabei werden sowohl die Nukleosid-Präferenzen als auch, die durch Experimente ermittelten chemischen Verschiebungen, berücksichtigt
Ziel dieser Bachelorarbeit ist es, nähere Informationen über die Toxizität von Bisphenol A zu gewinnen und dadurch eindeutigere Aussagen hinsichtlich seiner zukünftigen Verwendung zu treffen. Bisphenol A zählt zu den Stoffen mit östrogener Wirkung, der an Rezeptoren für Östrogene binden und so biologische Reaktionen hervorrufen kann. Dieser Stoff ist einer der weltweit am meisten produzierten Chemikalien und unter anderem in vielen Materialien mit Lebensmittelkontakt enthalten. Mit geeigneten Methoden soll in dieser Arbeit die Toxizität von Bisphenol A gegenüber Zellen der Zelllinie RLC-18, als Modell für den Menschen, bestimmt und die entsprechenden Rückschlüsse gezogen werden.
Ziel der Bachelorarbeit ist es, Kraft-Abstands-Kurven zu analysieren und auszuwerten, um somit Aussagen über die Kräfte zu bekommen, welche bei der Zelladhäsion wirken. Daher wurden zuerst die Kräfte analysiert und mittels Histogrammen ausgewertet. Aufgrund der Tatsache, dass der Verlauf der Kraft-Abstands-Kurven einen Einfluss auf die Kräfte hat, soll im zweiten Schritt eine Funktion gefunden werden, die diesen Verlauf bestmöglich beschreibt.
Ziel der Diplomarbeit ist es, das transmembrane Hüllprotein gp41 von HIV-1 als Antigen für Immunisierungen herzustellen. Hierzu wird die Etablierung einer permanent gp41 exprimierenden Zelllinie in humanen Zellen angestrebt, die es ermöglicht das Antigen in großen Mengen zu produzieren und erstmals in den Überstand sezerniertes Protein nachzuweisen. Neben der Charakterisierung des Antigens durch die Analyse im Western Blot wird im Epitopmapping und Neutralisationstest das Vorhandensein bindender und neutralisierender Antikörper untersucht. Um breit neutralisierende Antikörper zu gewinnen, wurden hier Immunisierungsstudien mit rekombinantem gp41 durchgeführt. Für die Etablierung einer Zelllinie wurden humane 293T-Zellen mit vier verschiedenen Expressionsvektoren transfiziert, die die Expression von rgp41 und die Selektion Geneticinresistenter Zellen erlaubte. Zur Expressionsoptimierung wurden die Zelllinien in FKS-freiem Medium kultiviert.
Im Rahmen dieser Bachelorarbeit werden zwei große Teile bearbeit. Der erste Teile ist die Erstellung der phylogenetischen Bäume mit drei verschiedenen Methoden. Dadurch könnte man die Verwandtschaft der Membranproteinen übersichtlich erkennen. Der zweite Teile ist die Analyse der Hydrophobizitätsprofile und der Energieprofile für bestimmten Membranproteine. Durch den Vergleich dieser beiden Profile schließt man eine Aussage, mit der man ohne SMFS-Experiment der Membranproteinen auch die Entfaltung der Membranproteinen einfach zusammenfassen kann
In dieser Bachelorarbeit wurde der Spinnenfaden auf molekularer Ebene betrachtet. Da es eine Vielzahl verschiedener Spinnenfäden gibt, wurde zunächst ein kurzer Überblick über die Besonderheiten der einzelnen Fadentypen geschaffen und daraufhin einer dieser Fäden ausgewählt, den es näher zu untersuchen galt. Dieser Faden wurde hinsichtlich des Aufbaus und Proteinzusammensetzung mittels bioinformatischer Software analysiert. Die gewonnenen bioinformatischen Daten wurden mit den Erkenntnissen aus verschiedenen Experimenten wie Röntgenanalyse, Kernmagnetresonanz, Gelelektrophorese, u.a. verglichen. Es galt, Übereinstimmungen bzw. Widersprüche zwischen den bioinformatischen Daten und den praktischen Experimenten zu finden.
Ziel dieser Diplomarbeit ist es, verschiedene Peptidkarten von Rinderhaut-Kollagen zu erstellen. Diese sollen eine Charakterisierung von Kollagentypen ermöglichen. Im ersten Teil dieser Arbeit wird das Kollagen mit Hilfe von Bromcyan und speziellen Enzymen in definierte Peptide gespalten. Im zweiten Teil der Arbeit soll überprüft werden, inwiefern die einzelnen Hydrolysefragmente mittels 2D-Gelektrophorese aufgetrennt werden können. Zum Schluss erfolgt eine Bewertung der Praxistauglichkeit dieser Methoden zur Bestimmung von unterschiedlichen Kollagentypen.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Identifizierung von ABC-Transportern sowie genetischen Expressionsstudien in Muscheln. Das Hauptziel ist es, einerseits die erhaltenen cDNA-Sequenzen verschiedener Arten mit einander zu vergleichen und Rückschlüsse auf die Verwandtschaftsbeziehungen zu schließen. Andererseits soll die zelluläre Stressantwort bei der Exposition mit umweltrelevanten Schadstoffen charakterisiert werden.
Das Gras Brachypodium distachyon, dessen Kerngenom im Jahre 2008 vollständig sequenziert wurde, ist die neue monokotyle Modellpflanze für die Getreidearten der gemäßigten Breiten und somit für die anwendungsorientierte Pflanzenforschung von größter Bedeutung. Bereits etablierte Regenerations- und Transformationssysteme, die eine grundlegende Voraussetzung für Modellpflanzen darstellen, greifen jedoch bislang auf unreife Embryonen als Explantate für Kalluskulturen zurück und sind somit stets auf Gewächshauskulturen angewiesen. In der vorliegenden Arbeit sollte eine neue Methode zur Induktion und Transformation von Kalluskulturen aus Sprosssegmenten und deren Regeneration zu vollständigen Pflänzchen etabliert und optimiert werden. Des Weiteren befasst sich ein Teil der Arbeit mit dem Versuch ein Binärplasmid zu klonieren, welches der Problemstellung entsprechend anhand eines Fusionsreporterproteins aus GFP und GUS zukünftig den Nachweis von Transformationsereignissen erleichtern sollte.