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Kupferaufnahme und seine Wirkung auf den pflanzlichen Stoffwechsel

Es wird die Cu-Aufnahme durch Zellsuspensions-Kulturen untersucht im Hinblick auf eine kinetische Auswertung. Ferner wird der Saeurehaushalt sowie der Ca-Haushalt der Gerstenwurzeln untersucht unter dem Einfluss steigender Kupfermenge. Gleichzeitig wird die Hypothese der ATPase-Beteiligung an der Cu-Aufnahme geprueft bei der Gerste und bei Schwermetall-resistenten Pflanzen.

Wirkung von Umweltsubstanzen auf den Sexualsteroidhormonstoffwechsel des Menschen

Umweltsubstanzen können bei Mensch und Tier das Hormonsystem beeinflussen, indem sie auf den Metabolismus der Hormone einwirken. So wurde kürzlich gezeigt, dass zinnorganische Verbindungen wie Tributylzinn bei Schnecken und Fischen offenbar durch eine Hemmung der Aromatase den Metabolismus der Sexualsteroidhormone stören und so schwere Schäden hervorrufen. Ziel des geplanten Vorhabens ist es, beim Menschen mit den von uns entwickelten Testverfahren (DFG Kl 524/4-1) zunächst den Einfluss der ubiquitär vorkommenden zinnorganischen Verbindungen auf Schlüsselenzyme des Sexualhormonstoffwechsels, wie die Aromatase, die 5a-Reduktase und die 17b-Hydroxysteroid-Dehydrogenase zu untersuchen. Auf molekularer Ebene soll in Gewebe-Homogenaten und -Schnitten der Einfluss auf die Enzymaktivität und in Zellkulturen auf die Genexpression (Quantifizierung der mRNA) gemessen werden. Ferner soll in menschlichem Gewebe der Gehalt an zinnorganischen Verbindungen bestimmt werden. Diese Untersuchungen werden zeigen, inwieweit auch beim Menschen Umweltsubstanzen in den Steroidhormonstoffwechsel eingreifen. Dies sind grundlegende Fragestellungen, zu denen beim Menschen bisher keine Befunde vorliegen.

Abbau von chemischen Pflanzenschutzmitteln in pflanzlichen Zellkulturen

Erstellung zuverlaessiger Schnelltests zur Erfassung gebundener Rueckstaende in Nahrungsmittel (pflanzliche Erzeugung).

Einfluss einer chronischen Blei-Intoxikation auf enzymatische Vorgaenge in der Niere der Ratte

Fragestellung/Ziel der Untersuchungen: Bei chronischer Pb-Intoxikation scheinen aktive Vorgaenge der tubulaeren Rueckresorption gestoert zu sein. Moeglicherweise ist eine Beeintraechtigung des Energiestoffwechsels der proximalen Tubuluszellen die Ursache der gestoerten Nierenfunktion. Es soll untersucht werden, ob die Intensitaet energieliefernder Stoffwechselprozesse in der Niere unter dem Einfluss einer langdauernden Pb-Aufnahme veraendert ist. Besondere Beruecksichtigung finden einige Schritte des Citratzyklus, des Pentophosphatweges und der Glykolyse. Ein groesseres Teilprojekt betrifft die Dosis- und Zeitabhaengigkeit der enzymatischen Laesionen in der Reaktionskette des Zitratzyklus.

Aufklärung von Biotransformationswegen und von Mechanismen gentoxischer Wirkungen

Die Erkennung gesundheitlicher Risiken durch gentoxische Stoffe, die als Lebensmittelinhaltstoffe oder als Umweltkontaminanten Bedeutung haben, ist die Voraussetzung für Risikobewertung und Prävention. Bei Umweltkontaminanten gilt unser Interesse polycyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen mit einer sogenannten Fjordregion, die besonders potente Kanzerogene darstellen. Außerdem interessieren uns Fullerene, die im Ruß vorkommen und deren biologische Wirkung bisher nur wenig untersucht ist. Das aus beruflicher Belastung durch bestimmte Nitrosamine potentiell gesundheitliche Risiko wird im Modellversuch untersucht. Schließlich beschäftigen wir uns mit der Toxikologie bestimmter a,b-ungesättigter Alkenale, die als Lebensmittelinhalts- und -Zusatzstoffe in z.T. beachtlichen Konzentrationen (bis 30 mg/kg) in Lebensmitteln vorkommen. Metabolische Veränderungen, die fremde Stoffe im Körper erfahren, beeinflussen ganz wesentlich deren Wirkung. Zur Aufklärung einzelner aktivierender oder entgiftender Stoffwechselwege werden transgene Säugerzellen eingesetzt, die bestimmte Enzyme (CYP) stabil exprimieren. Zusätzlich wird der Leberstoffwechsel mit Hepatozyten und Zellfraktionen (Mitochondrien, Mikrosomen) simuliert. Metabolite werden über GC/MS identifiziert und quantifiziert. Die gentoxische/mutagene Potenz von Ausgangsverbindungen und Metaboliten wird in-vitro an Säuger-Zellinien (z.B. humane Colonzellen) oder an primären Zellen (z.B. aus Gastrointestinaltrakt von Ratte/ Mensch) sowie in-vivo an der Ratte und ex-vivo an humanen Blutzellen geprüft. Gemessen werden: Gentoxizität in transfizierten Bakterien (Induktion von SOS-Repair), Mutagenität in Säugerzellen (HPRT-Test), Induktion von DNA-Schäden mittels Mikrogelelektrophorese und die Entstehung vonDNA-Addukten mittels 32P-Postlabelling-Verfahren. Zusätzlich werden zytotoxische Effekte (einschließlich Membranschäden und Apoptose-Induktion) in Zellkulturen erfasst.

Molekularbiologische Untersuchungen zur Funktion und Umwelt-kontrollierten Regulation des Invasin-vermittelten Aufnahmeprozesses von Yersinia pseudotuberculosis in eukaryontischen Wirtszellen

Die Aufnahme von Bakterien in ihre Wirtszellen ist ein wichtiger Schritt bei der Auslösung von Infektionskrankheiten. Im Rahmen dieses Projektantrags soll am Modellorganismus Yersinia pseudotuberculosis detaillierte Information über die Expression und Funktion des bakteriellen Invasionsfaktors Invasin und wirtsspezifischer Komponenten zu gewinnen, die an der Adhäsion und Einwanderung in eukaryontische Zellen beteiligt sind. Invasin wird in vitro durch diverse Umweltsignale kontrolliert und ist demnach nur zu bestimmten Zeiten, an definierten Orten im Wirt induziert. Im Rahmen des Antrags wollen wir die Expression von Invasin in Zellkultur und dann in vivo im Mausinfektionsmodell verfolgen und mit der Expression anderer Adhäsine vergleichen. Dabei sollen die Regulatoren und Sensoren identifiziert und charakterisiert werden, durch die die Wirtssignale von Yersinia wahrgenommen und weitergeleitet werden. Die Invasin vermittelte Aufnahme erfolgt durch die aufeinander folgende Bindung und Clusterung von eukaryontischen beta1-Integrinrezeptoren, wobei diverse Signaltransduktionsprozesse der Endozytose und des Cytoskeletts beteiligt sind. In einem zweiten Projekt sollen die an der Aufnahme beteiligten Signal- und Adaptormoleküle der Wirtszellen identifiziert und ihre Funktion bei der bakteriellen Invasion näher untersucht werden.

Die Wirkung atmosphaerischer Feinstaeube und ihrer Extrakte auf Isoliertorganpraeparate und in vitro gezuechtete Zellen

Untersuchung von Primaerzellkulturen aus der Leber niederer Wirbeltiere (Fische, Amphibien) fuer stoffwechselphysiologisch-endokrinologische und toxikologische Untersuchungen

Das Forschungsvorhaben widmet sich der Entwicklung und Testung von in-vitro-Methoden als Ersatz fuer schmerzhafte in-vivo-Versuche (Toxizitaets- und Stressversuche) an niederen Wirbeltieren. Aufbauend auf Untersuchungen mit Leber-Organkulturen sind die Ziele des Vorhabens: - Methoden zur Primaerzellkultur von Hepatocyten niederer Wirbeltiere (Fische, Amphibien) zu entwickeln und als Arbeitsgrundlage fuer Fragestellungen zur hormonellen Regulation des Lebermetabolismus einzusetzen. - Die Eignung von Organkulturtechniken mit Leber- und Nebennierenschnitten als Ersatz fuer oekotoxikologische Testverfahren zu klaeren. - Die Umsetzung beider Fragestellungen fuer Aufgaben in der Lehre zu erreichen.

Untersuchung der Bildung und der Struktur gebundener Rückstände des Fungizids Cyprodinil in Pflanzen

Ziel des Projektes ist es, die gebundenen Rückstände des Fungizids Cyprodinil, die in Weizenstroh bis zu 45 Prozent und in Körnern bis zu 30 Prozent des applizierten Wirkstoffs betragen können, bezüglich ihrer Struktur und der Art der Bindung zu charakterisieren. Die in den unlöslichen Pflanzenfraktionen festgelegten Rückstände sollen durch klassische Aufschlüsse und, als zu entwickelnde neue Methode, durch Silylierung freigesetzt, in organische Lösungsmittel überführt und mit hochauflösender NMR-Spektroskopie sowie mit chromatographischen Methoden untersucht werden. Weiterhin sind Festkörper-NMR-Untersuchungen der Rückstände in festen Pflanzenproben und -fraktionen vorgesehen. Cyprodinil wird für die geplanten NMR-Untersuchungen vom Hersteller, Novartis, an geeigneten Molekülpositionen mit 13C markiert. Für die Lokalisation und quantitative Erfassung der Rückstände wird zusätzlich 14C-markierter Wirkstoff eingesetzt. Um größere Mengen von Metaboliten und gebundenen Rückständen für die geplanten Charakterisierungen herzustellen, soll Cyprodinil auch in Weizen-Zellkulturen inkubiert werden. Zur Verminderung der NMR-Untergrundsignale der Pflanzenmatrix ist vorgesehen, die Inkubation in Pflanzen bzw. Zellkulturen durchzuführen, deren natürlicher 13C-Gehalt abgereichert wurde. Für spektroskopische Vergleichsmessungen ist die Kopplung des Fungizids an synthetische Ligninpolymere geplant.

Determinanten der Krebsbildung bei Xiphophorus: I. Molekulare Konkretisierung der Krebsgene

Seit unserer formalgenetischen Erstbeschreibung von Krebsdeterminanten arbeiten wir an deren molekularbiologischer Konkretisierung. In der Berichtszeit untersuchten wir die Expression xiphophoriner Onkogene (x-oncs) in erblichen xiphophorinen Melanomen, Neuroblastomen, Fibrosarkomen und Karzinomen, deren Boesartigkeit durch den homozygoten Verlust eines keimbahnvererbten onkostatischen Gens, Diff, und deren Gutartigkeit durch den hemizygoten Verbleib von Diff determiniert wird. Onkogentranskripte in gesunden Embryonen, Neugeborenen und Adultendienten als Standard: In gutartigen Neoplasien fanden wir im allgemeinen eine embryotypischex-onc-Expression. In boesartigen Tumorenherrscht meist Ueberexpression. Dies trifft zu fuer zwei von vier x-erbB-Genen, zwei von vier x-erbA-Genen, alle drei x-sis-, zwei x-pdgf-r-, drei x-src- ,drei x-ras-Transkripte sowie fuer die Transkripte zweier Retrotransposons. Das restliche der x-erbBGene, die beiden restlichenx-erbA, sowie x-myc sind bei gut- und boesartigen Tumoren gleichbleibend mittelstark exprimiert. Keiner der Tumoren, wohl aber deren Zellkulturen, zeigten x-myb-Expression. An der Bildung einer Neoplasie arbeiten demnach viele Onkogene, deren Aktivitaet koordiniert ist. Hiermit koordiniert ist der Inositoleinbau in Phoshoinositide, der hier als Mass fuer die Wachstumsregulation der Tumoren betrachtet wird. Als Koordinator tritt das zur x-erbB-Familie gehoerende Onkogen x-erbB hoch a auf, denn es ist die einzige hier bekannte Krebsdeterminante, die neben der komplexen Korrelation von Onkogenexpression und Malignitaetsgrad einen Erbgang zeigt (Nachweiseines v-erbB-homologen Fragments im Southern-blot), der sich mit dem der Suszeptibilitaet zur Tumorbildung deckt. x-erbB hoch a ist demnach der eigentlichen Tumorbildung vorgeschaltet; es verhaelt sich wie ein Kapellmeister, der dem Orchester vorsteht, aber auch mit seinem eigenen Instrument zum Konzert beitraegt. Zwei terminale Deletionen in der Keimbahn brachten weitere Hinweise auf die Koordinatorfunktion von x-erbB hoch a: Die eine verlor ein Gen fuer die Differenzierung von Pigmentzell-Vorlaeufern, behielt aber x-erB hoch a; die andere verlor beide Gene; ansonsten sind sie genetisch mit den Traegern erblich gut- und boesartiger Melanome identisch. Phaenotypisch sind sie gleich und bilden keine Melanome. Es zeigte sich, dass die in den Melanomen vorgefundene konzertierte Aktion von Expression und Ueberexpression der Determinanten der Krebsbildung incl. Inositollipid Turnover von x-erbB hoch a abhaengt, egal ob Tumoren gebildet werden oder nicht.

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