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IFLS-Journal. Nr. 14, 2009
(2009)
Streptomyces coelicolor ist der Modellorganismus der GC reichen, Gram+ Actinomyceten, die mehr als zwei Drittel aller bekannten Antibiotika produzieren. Phänotypisch zeichnet er sich durch die Bildung eines Substrat- und eines Luftmyzels aus, welches im Laufe der weiteren Differenzierung Sporen bildet. Streptomyceten produzieren neben Antibiotika noch eine Vielzahl biotechnologisch interessanter Metaboliten. Der komplexe Lebenszyklus und Stoffwechsel erfordern eine genaue Regulation der Genexpression. Die letzten Jahre haben gezeigt, dass neben Proteinen auch die RNA eine regulatorische Funktion hat. Verschiedene regulatorisch aktive RNA Elemente wie Riboswitche, RNA-Thermometer und kleine nicht kodierende RNAs (small noncoding RNAs – sRNAs) wurden identifiziert. sRNAs wirken meist als antisense Riboregulatoren, indem sie ihre Ziel-mRNA binden und dadurch die Translation hemmen oder fördern. In dieser Arbeit wurden verschiedene bioinformatische Methoden verwendet, um sRNAs im Genom von S. coelicolor vorherzusagen. Es wurden Terminatorstrukturen und konservierte Sekundärstrukturen in den intergenen Regionen vorhergesagt, die keinem Gen zuzuordnen waren. In einem weiteren Ansatz wurden Bindestellen des Regulatorproteins DasR vorhergesagt, um DasR kontrollierte sRNAs zu identifizieren. Zusätzlich wurde mittels 454 Sequenzierung erstmalig das Transkriptom von S. coeliocolor analysiert. Auf diese Weise konnten etwa 500 sRNAs vorhergesagt werden. Eine der beiden charakterisierten sRNAs, sc32, ist 139 nt lang. Ihr Promoter liegt im kodierenden Bereich des Gens bldC und sie wird spezifisch durch Kälteschock induziert. Die zweite charakterisierte sRNA, sc1, ist 159 nt lang und in allen sequenzierten Streptomyceten konserviert. Ihre Expression wird nur bei Stickstoffmangel in der Stationärphase reprimiert. Durch molekularbiologische Analysen konnte ein Zielgen von sc1 identifiziert werden, die extrazelluläre Agarase DagA. Es konnte gezeigt werden, dass sc1 an die dagA-mRNA bindet und dadurch die Translation inhibiert. Als zweites mögliches Ziel von sc1 konnte die Histidinkinase SCO5239 identifiziert werden. Hier wurde gezeigt, dass Koexpression von sc1 die Expression einer SCO5239 Reportergenfusion um den Faktor acht steigert. Durch Analyse des Proteoms von sc1 Mutanten, konnte die differenzierte Expression von elf weiteren Proteinen gezeigt werden. Sc1 scheint als Regulator zu agieren, indem es auf die Stickstoffversorgung der Zelle reagiert und den Sekundärmetabolismus deaktiviert.
Tumoren epithelialen Ursprungs weisen häufig eine vermehrte Expression und/oder Mutationen des epidermalen Wachstumsfaktor-Rezeptors (EGFR) auf. Durch die übermäßig starke bzw. permanente Vermittlung von Überlebens- und Proliferationssignalen an die betroffene Zelle trägt dies direkt zum Voranschreiten der Tumorerkrankung bei. Für eine Reihe von Tumorentitäten ist bekannt, dass eine abnorme Expression von EGFR mit einer schlechteren Prognose für den Krankheitsverlauf und die mittlere Überlebenszeit betroffener Krebspatienten korreliert. Begleitend zur systemischen Chemotherapie solcher Tumoren wird eine gerichtete Therapie zur Eindämmung der EGFR-vermittelten Signaltransduktion durch den Einsatz von Tyrosinkinase-Inhibitoren (TKI) oder EGFR-spezifischer monoklonaler Antikörper (mAb) erzielt. Bei der therapeutischen Anwendung monoklonaler anti-EGFR Antikörper wurden in einigen Fällen lediglich milde Nebenwirkungen wie z.B. Hautausschläge beobachtet, wobei das Auftreten dieser Effekte mit dem Therapieerfolg korrelierte. Eine Reihe von monoklonalen Antikörpern, die gegen ErbB Rezeptor-Tyrosinkinasen gerichtet sind, sind mittlerweile zur Tumortherapie zugelassen, darunter der chimäre anti-EGFR Antikörper Cetuximab (Erbitux®, ImClone/BMS/Merck) zur Behandlung von metastasierenden Kolonkarzinomen sowie Karzinomen des Kopf- und Halsbereichs, der humane anti-EGFR Antikörper Panitumumab (Vectibix®, Amgen) bei metastasierenden Kolonkarzinomen, und der humanisierte anti-ErbB2 Antikörper Trastuzumab (Herceptin®, Genentech/Roche) bei Brustkrebs. Weitere Antikörper befinden sich derzeit in fortgeschrittenen Phasen der klinischen Entwicklung, darunter der humanisierte anti-EGFR Antikörper Matuzumab (Merck/Takeda). Klinische Daten zeigen, dass Patienten mit EGFR positiven Tumoren, die gegenüber etablierter Chemotherapie resistent sind, von der Behandlung mit anti-EGFR Antikörpern profitieren. Durch aktivierte EGF-Rezeptoren induzierte mitogene Signale werden vermindert bzw. blockiert, indem die Antikörper mit hoher Affinität an ErbB Rezeptoren auf der Zelloberfläche binden und die Ligandenbindung bzw. die Dimerisierung verhindern, die zur Bildung aktivierter Rezeptor Dimere nötig ist. Auf diese Weise wird die mitogene Signalübertragung aktivierter ErbB-Rezeptor Dimere verhindert und die Proliferation der Tumorzelle wird verlangsamt oder kommt zum Stillstand. Es gibt Hinweise, dass darüber hinaus sekundäre Effektormechanismen des Immunsystems wie die antikörperabhängige zellvermittelte Zytotoxizität (ADCC) oder die komplementabhängige Zytotoxizität (CDC) gegen Antikörper-markierte Tumorzellen die anti-tumorale Wirksamkeit dieser Antikörper noch verstärken. Die lebensverlängernde Wirkung der Behandlung mit diesen Antikörpern ist ein Beispiel für die erfolgreiche Anwendung einer zielgerichteten Krebstherapie durch passive Immuntherapie. Zu Beginn dieser Arbeit waren die genauen Bindungsstellen der therapeutischen anti-EGFR Antikörper Cetuximab und Matuzumab noch unbekannt. Die Kenntnis der Lage der Epitope auf dem EGFR Molekül könnte wichtige Hinweise zur Aufklärung der Wirkungsmechanismen dieser Antikörper liefern und Ansätze zur weiteren Optimierung dieser Therapeutika aufzeigen. Aus vorangegangenen Experimenten war bekannt, dass Cetuximab und Matuzumab Epitope auf dem EGFR erkennen, die eine intakte Raumstruktur des Rezeptors voraussetzen. Diese Beobachtungen konnten in dieser Arbeit bestätigt werden, ferner konnte die Lage der Epitope auf die EGFR Ektodomäne III/L2 eingegrenzt werden. Da sowohl Cetuximab als auch Matuzumab nicht-lineare, konformationelle Epitope erkennen, wurde eine Variante der Phage Display Methode zur Identifizierung von Peptiden gewählt, die mit den hypervariablen Regionen (CDR) dieser Antikörper interagieren, welche die Bindungsspezifität der Antikörper vermitteln. Ziel dieser Experimente war die Identifizierung von Peptiden, welche die konformationellen Epitope von Cetuximab bzw. Matuzumab in linearer bzw. zyklisch restringierter Form nachbilden. Die Aminosäuresequenzen solcher sogenannter Mimotope könnten zur Identifizierung entsprechender Oberflächenstrukturen am EGFR Molekül herangezogen werden. In der vorliegenden Arbeit wurden aus kommerziell erhältlichen Bibliotheken genetisch modifizierter M13 Bakteriophagen, die randomisierte lineare bzw. zyklische Peptide als N-terminale Fusion am Oberflächenprotein pIII exponieren (M13KE), unter Anwendung der „Delayed Infectivity Panning“ (DIP) Methode Peptide angereichert, die von Cetuximab bzw. Maztuzumab erkannt werden. Zur Anreicherung von M13KE Bakteriophagen mit CDR-spezifischen Fusionspeptiden mittels DIP wurde zunächst ein „single-chain“ Antikörperfragment aus der cDNA von Matuzumab konstruiert und in den bakteriellen Expressionsvektor pIB-Tx kloniert. Mit dem resultierenden Konstrukt pIB-Tx-scFv(E72K) bzw. dem bereits vorhandenen analogen Konstrukt pIB-Tx-scFv(225), welches das „single-chain“ Antikörperfragment von Cetuximab enthält, wurden E. coli HB101 Bakterien transformiert, um die bakterielle Oberflächenexpression dieser Antikörperfragmente zum Einsatz in DIP Experimenten zu erreichen. In alternierenden positiven und negativen Selektionsrunden wurden unter Einsatz dieser scFv-exprimierenden E. coli HB101 Bakterien in Biopanning Experimenten Phagen mit solchen Fusionspeptiden angereichert, die selektiv an die „single-chain“ Antikörperfragmente von Cetuximab bzw. Matuzumab binden. Phagen ELISA Experimente mit M13KE Einzelklonen zeigten, dass aus allen eingesetzten Bibliotheken Phagen mit Fusionspeptiden isoliert werden konnten, die an den jeweiligen parentalen Antikörper des zur Selektion eingesetzten „single-chain“ Antikörperfragmentes binden. Ein Teil der Phagenklone wies eine zumindest partielle Kreuzreaktivität zu dem entsprechenden anderen anti-EGFR Antikörper auf, obwohl sie auf Bindung an diesen nicht selektioniert worden waren. Die Sequenzanalyse der Fusionspeptide lieferte keine gemeinsame Consensus Sequenz, es konnten jedoch kurze, gemeinsame Sequenzmotive identifiziert werden. In MTT-Zytotoxizitätsassays wurden diese Klone als mögliche Kompetitoren der Bindung des gegen EGFR gerichteten Immuntoxins scFv(225)-ETA in MTT-Zytotoxizitätsassays eingesetzt. Ein Teil der selektionierten Fusionspeptide war in der Lage, die Bindung der aus dem „single-chain“ Antikörperfragment von Cetuximab scFv(225) bestehenden Zellbindungsdomäne des Immuntoxins scFv(225)-ETA an EGFR exprimierende Zellen zu kompetieren. Auch für einige Fusionspeptide, die zunächst nur auf Bindung an Matuzumab selektioniert worden waren, wurde dies beobachtet. Peptide, welche die Bindung des Immuntoxins an EGFR kompetieren, weisen in ihren pIII-Fusionspeptiden laut Sequenzanalyse die gemeinsamen Sequenzmotive KTL bzw. YPLG auf. Nach einem Abgleich der Sequenzen der kompetierenden, kreuzreaktiven Peptide mit KTL bzw. YPLG Motiven wurden zwei Peptide ausgewählt und zur Immunisierung von Kaninchen eingesetzt. In MTT-Zytotoxizitätsassays wurde zunächst bestätigt, dass die synthetischen Peptide in der Lage sind, durch Kompetition spezifisch die Bindung des gegen EGFR gerichteten Immuntoxins scFv(225)-ETA und dessen zytotoxische Wirkung auf EGFR exprimierende Zellen zu verhindern. Kaninchenseren und aus diesen affinitätsgereinigte anti-Peptid Antikörper zeigten in ELISA Experimenten konzentrationsabhängige Bindung an die immobilisierten synthetischen Peptide. Die Bindung der anti-EGFR Antikörper Cetuximab und Matuzumab an die synthetischen Peptide konnte ebenfalls bestätigt werden. In einer Reihe von Experimenten wurde untersucht, ob die Immunisierung mit potentiellen Mimotopen der anti-EGFR Antikörper eine endogene humorale Immunantwort gegen den humanen EGFR bewirkt hatte. Die Bindung der affinitätsgereinigten anti-Peptid Antikörper an den Rezeptor auf der Oberfläche EGFR-exprimierender Tumorzellen wurde zunächst in Durchflusszytometrie (FACS) Experimenten analysiert. Für die gereinigten anti-Peptid Antikörper wurde spezifische Bindung an murine Renca-lacZ/EGFR Zellen sowie an humane A431 Vulvakarzinomzellen detektiert, die den humanen EGFR auf der Oberfläche exprimieren. Die Bindung an A431 konnte durch Vorinkubation der Antikörper mit einem Überschuss der entsprechenden synthetischen Peptide vollständig verhindert werden. In einer weiteren Serie von FACS Experimenten konnte gezeigt werden, dass die Bindung der Antikörper Cetuximab und Matuzumab an EGFR durch eine Vorinkubation von Renca-lacZ/EGFR Zellen mit den gereinigten anti-Peptid Antikörpern deutlich reduziert werden konnte. Dies ist ein Beweis für die Fähigkeit der in Immunisierungsexperimenten generierten anti-Peptid Antikörper, die Bindungsstellen von Cetuximab und Matuzumab am EGFR zumindest teilweise zu besetzen. Diese Beobachtungen zeigen, dass durch Immunisierung mit den hier ausgewählten synthetischen Peptiden in Versuchstieren die Bildung von Antikörpern mit ähnlichen Eigenschaften wie Cetuximab bzw. Matuzumab und somit eine endogene Immunantwort gegen den humanen EGFR ausgelöst werden konnte. In Immunfluoreszenz Experimenten wurde die Bindung der anti-Peptid Antikörper an Renca-lacZ/EGFR Zellen erneut überprüft und mittels konfokaler Laser Scanning Mikroskopie (CLSM) visualisiert. In diesen Experimenten wurde für gereinigte anti-Peptid Antikörper (KTL Motiv bzw. YPLG Motiv) Bindung an die Zelloberfläche bzw. membrannahe intrazelluläre Strukturen beobachtet, die der Lokalisierung der Bindungssignale der parallel getesteten anti-EGFR Antikörper Cetuximab, Matuzumab und dem murinen anti-EGFR Antikörper R-1 entsprach. Die Bindung der anti-Peptid Antikörper konnte durch Zugabe eines Überschusses der jeweiligen synthetischen Peptide verhindet werden. In einer weiteren Serie von Immunfluoreszenz Experimenten wurde der humane EGFR auf Renca-lacZ/EGFR Zellen gleichzeitig mit anti-KTL bzw. anti-YPLG Peptid Antikörpern aus Kaninchen sowie dem murinen anti-EGFR Antikörper R-1 detektiert. Durch eine Überlagerung der Signale konnte eindeutig eine Kolokalisation nachgewiesen werden. Dies ist ein Beweis dafür, dass es sich bei der Bindung der anti-Peptid Antikörper an die Oberfläche von Renca-lacZ/EGFR um Bindung an den humanen EGFR handelt. In Lysaten von EGFR exprimierenden Zelllinien konnte mit gereinigten anti-Peptid Antikörpern ein Protein detektiert werden, dessen Größe dem humanen EGFR entspricht. Die durch Stimulation des humanen EGFR mit dem natürlichen Peptidliganden EGF hervorgerufene Autophosphorylierung des Rezeptors in A431 Zellen konnte durch Zugabe von anti-Peptid Antikörpern teilweise inhibiert werden, allerdings nicht in dem gleichen Ausmaß, wie dies für die als Positivkontrollen eingesetzten anti-EGFR Antikörper Cetuximab und Matuzumab beobachtet wurde. In MTT-Zytotoxizitätsassays konnte darüber hinaus eine teilweise Kompetition der Bindung des rekombinanten Toxins TGF!-ETA an EGFR-exprimierende A431 Zellen, und somit eine teilweise Kompetition des natürlichen Peptidliganden TGF! an EGFR durch Vorinkubation mit anti-Peptid Antikörpern nachgewiesen werden. Zur näherungsweisen Quantifizierung der Affinitäten der anti-Peptid Antikörper und der anti-EGFR Antikörper Cetuximab und Matuzumab für die synthetischen Peptide (KTL Motiv und YPLG Motiv) bzw. für die gereinigte extrazelluläre Domäne des humanen EGFR (sEGFR) wurden ELISA Bindungstests durchgeführt. Die aus den Bindungskurven berechneten Affinitätswerte zeigen, dass die anti-Peptid Antikörper an sEGFR im nanomolaren Bereich binden und damit ca. 200-fach niedrigere Affinitäten für den Rezeptor besitzen als die affinitätsoptimierten anti-EGFR Antikörper Cetuximab bzw. Matuzumab. Die Affinitäten der anti- Peptid Antikörper für die synthetischen Peptide liegen ebenfalls im nanomolaren Bereich, während Cetuximab und Matuzumab lediglich mikromolare Affinitäten für die Peptide besitzen. Durch „Epitope Mapping“ in silico vorhergesagte mögliche Oberflächenstrukturen auf EGFR, welche die Peptidmimotope mit KTL bzw. YPLG Motiven nachbilden, sind direkt benachbart zu den mittlerweile publizierten Bindungsstellen von Matuzumab und Cetuximab bzw. EGF in der Ektodomäne III/L2 von EGFR (Li et al., 2005; Schmiedel et al., 2008) und zeigten im Falle des Peptides mit KTL Motiv Übereinstimungen mit Teilen beider Epitope. Möglicherweise ist dieses Peptid in der Lage, alternative Strukturen mit KTL bzw. KTI Motiven an der Oberfläche von EGFR nachzubilden, die Gemeinsamkeiten mit beiden Epitopen von Cetuximab bzw. Matuzumab besitzen und daher von beiden Antikörpern erkannt werden können. Eine endgültige Klärung der Bindung der hier identifizierten Peptide an Cetuximab bzw. Matuzumab bzw. der Bindung der anti-Peptid Antikörper an EGFR könnte in nachfolgenden Untersuchungen mittels Röntgenkristallographie bzw. NMR strukturell aufgeklärt werden – die hierzu nötigen Peptide bzw. Proteine liegen bereits in gereinigter Form vor. Eine Optimierung der hier identifizierten Mimotope zur Steigerung der Affinitäten der induzierten anti-Peptid Antikörper für EGFR könnte zur Entwickung von Vakzinen führen, die eine Alternative zur wiederholten, kostenintensiven passiven Immunisierung von Patienten mit EGFR-exprimierenden Tumoren mit monoklonalen Antikörpern darstellen könnte.
Riboswitche – Vorbilder für die Konstruktion synthetischer RNA Schalter Riboswitche sind natürliche RNA Regulatorelemente. Sie sind in den nicht kodierenden Regionen von messenger RNAs (mRNAs) lokalisiert und beeinflussen die Expression nachfolgender Gene. Riboswitche bestehen aus zwei Domänen. Die Binde- oder Aptamerdomäne bildet eine Bindetasche, die einen Liganden ohne die Hilfe zusätzlicher Faktoren hoch spezifisch und affin binden kann. Die zweite Domäne, die sogenannte Expressionsplattform, interpretiert den Bindestatus der Aptamerdomäne und beeinflusst die Expression der nachfolgenden Gene. Liganden sind meist kleine, organische Moleküle wie Nukleotide, Aminosäuren oder Vitamine. Riboswitche regulieren Gene, die für die Synthese oder Verwertung ihres jeweiligen Liganden in der Zelle von Bedeutung sind. Kontrolliert wird die Genexpression meist durch Transkriptionstermination oder durch Maskierung der ribosomalen Bindestelle (SD = Shine Dalgarno Sequenz). Auch Eukaryoten nutzen das Prinzip der direkten RNA-Ligand-Interaktion zur Genregulation, wenn gleich in geringerem Ausmaß. In Pilzen und Pflanzen wird durch Ligandenbindung alternatives Spleißen von prä-mRNAs induziert, was entweder zur mRNA Degradation durch alternative Polyadenylierung oder der Repression der Translation durch alternative Leserahmen (uORFs) führt. Charakteristisch für eine Regulation über Riboswitche ist die direkte Wechselwirkung des niedermolekularen Liganden mit der RNA. In trans kodierte Proteinfaktoren sind aufgrund dieser direkten Bindung nicht notwendig. Dies macht natürliche Riboswitche zu geeigneten Vorbildern für die Entwicklung künstlicher RNA Schalter. Synthetische Riboswitche Aptamere sind kleine, synthetisch hergestellte, einzelsträngige RNA oder DNA Moleküle, die hochaffin und sehr spezifisch ein Zielmolekül binden können. Man kann Aptamere gegen nahezu jedes Molekül der Wahl über einen Prozess der in vitro Selektion gewinnen (SELEX = systematic evolution of ligands by exponential enrichment). Eine Eigenschaft der meisten Aptamere ist, dass sie ihre endgültige Struktur erst in Gegenwart des spezifischen Liganden ausbilden („induced fit“). Dies kann ausgenutzt werden, um RNA Aptamere als regulatorische Elemente einzusetzen. Hierzu inseriert man Aptamere in nicht translatierte Regionen einer mRNA. In Abwesenheit des Liganden bildet sich die Struktur nur teilweise aus und interferiert nicht mit zellulären Funktionen. Erst im Komplex mit einem Liganden kommt es zur effizienten Beeinflussung der Genexpression. Inseriert man ein regulatorisch aktives Aptamer in den 5’ nicht translatierten Bereich (5’UTR) einer eukaryotischen mRNA, erlaubt das Aptamer in der nicht ligandengebundenen Form die Translation nachfolgender Gene. Erst der Aptamer-Ligand-Komplex interferiert mit der Translationsinitiation. Ist das Aptamer nahe der cap-Struktur positioniert, behindert es die initiale Bindung des Ribosoms an die mRNA. Bei einer weiter stromabwärts gelegenen Insertion interferiert es mit dem Scannen der kleinen ribosomalen Untereinheit nach dem Startcodon. Die beste Regulationseffizienz wird hierbei bei einer Insertion direkt vor dem Startcodon erreicht. Es zeigte sich jedoch, dass nur eine sehr geringe Anzahl an Aptameren in der Lage ist, als RNA Schalter aktiv zu sein. Dies führte dazu, dass bis heute nahezu alle Systeme entweder auf dem Theophyllin oder dem Tetrazyklin Aptamer basieren. Ziele dieser Arbeit In dieser Arbeit sollte untersucht werden, warum nur wenige Aptamere regulatorisch aktiv sind und was diese von inaktiven Varianten unterscheidet. Dafür wurden ein Tetrazyklin und ein Neomycin Aptamer detailliert charakterisiert. Desweiteren wurden neue RNA-basierte Regulationssysteme aufgebaut und ihr regulatorischer Mechanismus analysiert. Innerhalb dieser Arbeit wurde dabei ein System zur aptamerabhängigen Regulation des prä-mRNA Spleißens in Hefe etabliert. Außerdem konnte das bekannte Translationssystem für die Regulation essentieller Gene in Hefe weiter entwickelt werden. Folgende Ergebnisse wurden in dieser Arbeit erhalten: 1.Das Tetrazyklin Aptamer – In vitro Charakterisierung eines synthetischen Riboswitches. Das Tetrazyklin Aptamer ist 69 Nukleotide lang. Es besteht aus drei Stämmen (P1, P2 und P3) sowie drei einzelsträngigen Bereichen (J1/2, J2/3 und die Schleife L3; siehe Abbildung 1, links). Die Domäne oberhalb von P2 ist nicht an der Ligandenbindung beteiligt und kann ausgetauscht werden. Die Stämme P1-P3 sind bereits vor Ligandenbindung ausgebildet. Tetrazyklin wird über die drei einzelsträngigen Bereiche gebunden (siehe Abbildung 1, rechts). Durch fluorimetrische und kalorimetrische Methoden wurde eine Bindekonstante von Tetrazyklin an das Aptamer von 770 pM ermittelt. Diese Affinität ist außergewöhnlich hoch. Vergleichbare Aptamere und natürliche Riboswitche binden niedermolekulare Liganden 10- bis 1000-fach schlechter. Wir konnten zeigen, dass hohe Affinität eine Grundvoraussetzung für die regulatorische Aktivität ist, da Aptamermutanten mit verschlechterten Bindekonstanten keine in vivo Aktivität mehr aufweisen sind (Seiten 19-29). Durch Größenausschlußchromatographie konnte gezeigt werden, dass das Tetrazyklin Aptamer durch Ligandenbindung keine größeren globalen Konformationsänderungen erfährt. Dies weist auf eine weitgehende Vorformung der Bindetasche bereits ohne Tetrazyklin hin. Bei Ligandenbindung nimmt das Aptamer eine pseudoknotenähnliche Tertiärstruktur an, welche wahrscheinlich für die inhibitorische Wirkung auf das Ribosom verantwortlich ist (Seiten 19-29). Im Laufe dieser Arbeit wurde die Kristallstruktur des Aptamers im Komplex mit Tetrazyklin in der Arbeitsgruppe von A. R. Ferré-D’Amaré gelöst. Die Struktur zeigt, dass die Stämme P1 und P3 aufeinander gestapelt sind (Abbildung 1, rechts). Stamm P2 bildet die Verlängerung einer irregulären Helix, die aus den einzelsträngigen Bereichen J1/2 und J2/3 gebildet wird. Nukleotide der Schleife L3 interagieren mit dieser irregulären Helix und bilden mit ihr zusammen die Bindetasche für Tetrazyklin. Diese hochauflösende Struktur diente uns in weiteren Arbeiten als Ausgangspunkt für die detaillierte Charakterisierung von ligandeninduzierten Änderungen (siehe 6.). 2. Das Tetrazyklin Aptamer ist in der Lage, prä-mRNA Spleißen in Hefe zu inhibieren. Der Aptamer-Tetrazyklin-Komplex kann nicht nur mit der Translationsinitiation, sondern auch mit dem Spleißen der prä-mRNA in Hefe interferieren (Seiten 31-37). Dazu wurde ein Hefe-Intron in den Leserahmen von GFP inseriert. Nur bei korrektem prä-mRNA Spleißen wird die reife mRNA aus dem Kern transportiert und GFP exprimiert. Für eine RNA-basierte Regulation des Spleißens wurde die Konsensussequenz der 5’ Spleißstelle in den Stamm P1 des Tetrazyklin Aptamers integriert. Dieser ist nicht an der Ligandenbindung beteiligt und seine Sequenz daher variabel. Es konnte gezeigt werden, dass in Abwesenheit von Tetrazyklin das Intron vom Spleißosom erkannt und entfernt wird. Die Expression des Gens ist dann möglich. Durch die Zugabe von Tetrazyklin wird das Spleißen inhibiert und GFP nicht länger exprimiert. Biochemische Strukturkartierungen der RNA in An- und Abwesenheit von Tetrazyklin zeigten, dass der Stamm P1 durch Ligandenbindung verfestigt wird. Die Ligandenbindung beeinflusst also nicht nur die Struktur der Bindetasche, sondern wird auch auf angrenzende Stammbereiche übermittelt. Durch Stabilisierung des Stammes P1 wird die 5’ Spleißstelle für das Spleißosom maskiert. Somit konnten wir den Mechanismus für die Aptamer basierte Regulation des prä-mRNA Spleißens aufklären. 3. Die Tetrazyklin Aptamer basierte Inhibition der Translationsinitiation ermöglicht die Regulation essentieller Gene in Hefe. Frühere Arbeiten zeigten, dass die Insertion mehrerer Aptamerkopien in den 5’UTR zu einem effizienten Abschalten der Genexpression führt. Dies wurde genutzt, um ein neuartiges System für die konditionale Expression essentieller Gene in Hefe zu etablieren. In Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Prof. K.-D. Entian wurden Insertionskassetten für eine PCR-basierte chromosomale Integration von Tetrazyklin Aptameren unter Kontrolle verschieden starker Promotoren konstruiert. Dafür wurden 1-3 Kopien des Tetrazyklin Aptamers unter Kontrolle des hoch exprimierenden TDH3-Promoters und des etwas schwächeren ADH1-Promoters gestellt. Außerdem wurde eines HA-tag angefügt, um die Genexpression mittels Westernblot verfolgen zu können. Zur Überprüfung der chromosomalen Insertion diente eine Kanamycin-Resistenz. Das neue System wurde erfolgreich an von fünf essentiellen Genen getestet. Es zeigte sich, dass die Zugabe von Tetrazyklin zu einem schnellen und effizienten Abschalten aller getesteten Gene führt. Die Vorteile dieses neuartigen konditionalen Genexpressionssystems in Hefe liegen in der einfachen Handhabung und der Unabhängigkeit vom verwendeten Stamm. Es müssen keine in transkodierten Proteinfaktoren coexprimiert werden. Durch dieses System konnte zum ersten Mal die Aptamer-basierte Regulation endogener, essentieller Gene gezeigt werden (Seiten 49-57). 4. Die Kombination von in vitro Selektion und in vivo Screening ermöglicht die Identifikation neuer regulatorisch aktiver Aptamere – ein Neomycin Riboswitch. Nur wenige in vitro selektierte Aptamere sind als synthetischer Riboswitch aktiv. In unserer Arbeitsgruppe wurde daher ein in vivo Screeningsystem zur Identifizierung neuer Aptamere in Hefe entwickelt. Eine Bibliothek in vitro selektierter Aptamere wurde hierzu in den 5’UTR des GFP Gens kloniert und die Aktivität einzelner Kandidaten durch Vergleich der Fluoreszenz in An- und Abwesenheit des Liganden überprüft. Wir verwendeten eine Bibliothek aus Neomycin-bindenden Aptameren und analysierten 5000 Hefeklone. Hierbei konnten zehn Sequenzen isoliert werden, die abhängig von Neomycin die Initiation der Translation inhibieren. Das 33 Nukleotid lange Aptamer N1 zeigt eine 7,5-fache Regulation und wurde näher charakterisiert. Es besteht aus einer internen asymmetrischen und einer terminalen Schleife, die durch zwei GC Basenpaare getrennt sind. Enzymatische Strukturkartierung und Mutationsanalyse zeigten, dass beide einzelsträngigen Bereiche für die Ligandenbindung wichtig sind. Der abschließende Stamm ist nicht an der Ligandenbindung beteiligt und hat geringen Einfluss auf die regulatorische Aktivität. N1 kann außerdem gegen andere Aminoglykosidantibiotika diskriminieren (Seiten 39-47). Interessanterweise sind die regulatorisch aktiven Aptamere in der in vitro selektierten Bibliothek stark unterrepräsentiert und konnten durch zufälliges Sequenzieren nicht identifiziert werden. Dieses Beispiel verdeutlicht eindrucksvoll die Notwendigkeit eines Screenings in vivo. 5. Regulatorisch aktive Neomycin Aptamere unterscheiden sich von inaktiven durch eine größere thermische Stabilisierung bei Ligandenbindung. Durch weitere Mutationsanalysen von N1 konnte ein aktivitätsvermittelndes Element im Neomycin Riboswitch identifiziert werden. Dazu wurde entweder die terminale oder die interne asymmetrische Schleife mutiert. Es konnte gezeigt werden, dass die Sequenz der terminalen Schleife nur einen modulierenden Einfluss auf die Aktivität hat, wobei die Asymmetrie der internen Schleife (aber nicht deren exakte Sequenz) ausschlaggebend für die regulatorische Aktivität ist. Für weitere Analysen wurde N1 mit fünf mutierten Varianten und dem inaktiven Neomycin bindenden Aptamer R23 verglichen. Alle sieben Aptamer haben eine ähnliche Sekundärstruktur und Ligandenaffinität, zeigen aber unterschiedliche Aktivität in vivo. Durch Bestimmung des Schmelzpunktes der verschiedenen Aptamere in An- und Abwesenheit von Neomycin zeigte sich, dass aktive Aptamere thermisch deutlich mehr durch Ligandenbindung stabilisiert werden als inaktive. Dabei ist die thermische Stabilität der Aptamer-Neomycin-Komplexe ähnlich. Jedoch ist die Stabilität ohne Ligand bei aktiven Aptameren gegenüber inaktiven Varianten deutlich erniedrigt. Durch NMR spektroskopische Untersuchungen in Zusammenarbeit mit Prof. J. Wöhnert konnte bestätigt werden, dass aktive Aptamere weniger stark vorgeformt sind als inaktive. Das in den Mutationsanalysen identifizierte Element nimmt nicht an der Ligandenbindung teil, sondern dient als Schalter, der den freien Zustand das Aptamers destabilisiert. Damit sorgt es für den großen Unterschied in der thermischen Stabilität des freien und des gebundenen Zustandes aktiver Aptamere. Dies zeigt, dass Unterschiede in der Stabilität die regulatorische Aktivität vermitteln (Seiten 73-102). Laufende Arbeiten sollen nun klären, ob thermische Stabilisierung durch Ligandenbindung ein allgemeingültiger Vermittler von regulatorischer Aktivität ist. Dazu werden weitere Aptamere überprüft, welche in Abwesenheit des Liganden unterschiedlich stark strukturiert sind und eventuell durch Ligandenbindung unterschiedlich stabilisiert werden. Außerdem werden wir testen, ob es die gewonnen Erkenntnisse erlauben, durch rationelles Design synthetische Riboswitche zu verbessern oder inaktive Aptamere in aktive zu verwandeln. 6. Was macht ein Aptamer zu einem regulatorisch aktiven Riboswitch? Für das Tetrazyklin Aptamer konnten wir zeigen, dass zum einen eine extrem hohe Bindekonstante und zum anderen eine hoch komplexe Bindetasche für die regulatorische Aktivität entscheidend sind. Dabei ist die Bindetasche in Abwesenheit des Liganden stark vorstrukturiert und erfährt keine globalen strukturellen Änderungen (Seiten 19-29). In Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Prof. J. Wachtveitl untersuchen wir den Einfluss von Bindekinetik und Lebensdauer des Aptamer-Tetrazyklin-Komplexes auf die regulatorische Aktivität. Dafür vergleichen wir das Tetrazyklin Aptamer mit drei regulatorisch inaktiven Mutanten. Für die Messungen nutzen wir die Eigenfluoreszenz des Tetrazyklins. Diese ist in wässriger Lösung geqenched und steigt bei Bindung an die RNA deutlich an. Erste Ergebnisse zeigen große Unterschiede zwischen den Aptameren in der Geschwindigkeit der Ligandenbindung. Außerdem zeigen sich geringe Unterschiede in der Lebensdauer der verschiedenen Komplexe. Durch NMR spektroskopische Untersuchungen in der Arbeitsgruppe von Prof. J. Wöhnert können die Veränderungen einzelner Basen bei Ligandenbindung untersucht werden. Hierbei zeigen erste Messungen am Tetrazyklin Aptamer, unterschiedliches Verhalten einzelner an der Bindung beteiligter Nukleotide. Eine detaillierte Aufklärung der ligandeninduzierten Veränderungen gewährt uns weitere Einblicke, warum das Tetrazyklin Aptamer als Riboswitch aktiv ist. Die regulatorische Aktivität Neomycin abhängiger Riboswitche wird durch thermische Stabilisierung bei Ligandenbindung vermittelt. Dabei zeigte sich, dass durch Neomycin neue Basenpaare und Basenstapelungen entstehen. Durch weiterführende strukturelle Untersuchungen sollen nun ligandeninduzierte Veränderungen in N1 detailliert geklärt werden. Größere globale Änderungen konnten bereits durch EPR Spektroskopie in Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Prof. T. F. Prisner ausgeschlossen werden. Hierzu wurden in der Arbeitsgruppe von Prof. J. W. Engels spinmarkierte Neomycin Aptamere hergestellt und die Abstände der Sonden in An- und Abwesenheit von Neomycin bestimmt. Es zeigte sich, dass sich der Abstand der Spinmarkierungen durch Zugabe von Neomycin (oder anderen Aminoglykosiden) nicht ändert (Seiten 59-72). Dies weist auf eher lokale Änderungen in der Bindetasche hin. Durch NMR Spektroskopie in Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Prof. J. Wöhnert werden im Moment die Strukturen verschiedener N1-Aminoglykosid-Komplexe gelöst. Dabei zeigt sich, dass in vivo aktive und inaktive Liganden eine ähnliche Struktur im Aptamer induzieren. Was die einzelnen Komplexe unterscheidet und damit die verschiedene Aktivität begründet ist Ziel der Analyse. Insgesamt konnte in dieser Arbeit ein Regulationssystem für die Aptamer-basierte Kontrolle des prä-mRNA Spleißens in Hefe entwickelt und das bestehende Translationssystem für die Applikation auf essentielle Gene angewendet werden. Außerdem wurden wichtige Punkte, warum Aptamere als Riboswitch funktionieren aufgeklärt. Damit legt diese Arbeit einen wertvollen Grundstein für die Weiterentwicklung RNA-basierter Genregulationselemente für die Anwendung in der synthetischen Biologie.
Die Zahl der Beschäftigten hat in Rheinland-Pfalz im ersten Halbjahr 2008 wie schon 2005 erneut zugenommen und liegt nun bei etwa 1,52 Mio. sozialversicherungspflichtig Beschäftigten. Hier von sind rund 44 Prozent Frauen. Zuwächse gab es insbesondere bei Auszubildenden und Beschäftigten mit abgeschlossener Lehre. Knapp 13 Prozent der Betriebe suchten zum Stichtag 30.06.2008 Arbeitskräfte. Die Zahl dieser offenen Stellen betrug etwa 36.500, was einen deutlichen Anstieg gegenüber dem Vorjahr darstellt. Drei Viertel hiervon sind qualifizierte Tätigkeiten, ein Viertel erfordert keine besondere Vorqualifikation. Besonders große Nachfrage herrscht dabei in den Dienstleistungsbereichen. Im Zeitraum von Januar bis Juni 2008 stellten rheinland-pfälzische Betriebe insgesamt fast 90.000 Personen neu ein. Stellen mit einfachen und qualifizierten Tätigkeiten hielten sich dabei nahezu die Waage. Auch hier entfällt der Löwenanteil auf den Dienstleistungssektor, während Öffentliche Verwaltung und Baugewerbe kaum Neueinstellungen verzeichnen konnten. Bei diesen Neueinstellungen mussten die Betriebe zumeist keine Kompromisse in Kauf nehmen. Wenn überhaupt, wurde am ehesten auf interne Weiterbildung und längere Einarbeitung gesetzt, Abstriche bei den formalen Regelungen blieben die Ausnahme. Allerdings konnten auch im Jahr 2008 einige Betriebe im Land nicht alle offenen Stellen mit geeigneten Bewerbern besetzen. Besonders nach Fachkräften mit abgeschlossener Berufsausbildung herrscht eine rege Nachfrage, die vor allem im Dienstleistungsbereich und in mittelgroßen Betrieben nicht gedeckt werden kann. Grundsätzlich bleibt festzuhalten, dass Berichte zur Personalsituation, die sich auf den Stichtag 30.06.2008 beziehen, aufgrund der derzeitigen Wirtschaftslage kritisch zu würdigen sind. Zwar waren Anfang 2008 bereits erste Anzeichen eines Abschwungs zu verzeichnen, doch Ausmaß und Intensität des konjunkturellen Einbruchs konnten zum Zeitpunkt der Erhebung nicht abgesehen werden. Vor diesem Hintergrund sind die in diesem Report vorgestellten Ergebnisse weniger auf ihren quantitativen, sondern vielmehr auf ihren strukturellen Gehalt hin zu betrachten.
Trotz der heranziehenden Wirtschaftskrise hat sich die Ausbildungssituation in Rheinland-Pfalz im Befragungszeitraum 2008 im Vergleich zum Vorjahr nochmals verbessert . Die Zahl der Auszubildenden stieg in Rheinland-Pfalz um 3,3% an. Erfreulich ist zudem, dass dieser Zuwachs sich auf alle Betriebs größen verteilt; die Abnahme der Ausbildungszahlen in Großbetrieben ist zunächst gestoppt worden. Die Ausbildungsquote stieg in Rheinland-Pfalz erneut leicht an und liegt mit 6,9% klar über dem westdeutschen Durchschnitt, wobei insbesondere das Baugewerbe viele Auszubildende beschäftigt. Die Zahl der ausbildenden Betriebe in Rheinland-Pfalz liegt bei 39%; weitere 23% haben eine Ausbildungsberechtigung, bilden derzeit aber nicht aus. Dieses ungenutzte Ausbildungspotenzial ist bei Betrieben mit einer schlechten Ertragslage nochmals höher. Das Ausbildungspotenzial der rheinland-pfälzischen Betriebe ist demnach wie in den vergangenen Jahren nicht ausgeschöpft, zumal besonders die, in Rheinland-Pfalz alle rdings weniger bedeutsamen, Dienstleistungsbetriebe sowie die Öffentliche Verwaltung eine unterdurchschnittliche Ausbildungs beteiligung zeigen. Umgekehrt haben Betriebe mitunter Probleme, offene Ausbildungsplätze auch zu besetzen. Dies gilt besonders für Betriebe mit weniger als 50 Beschäftigten. Die Zahl der erfolgreichen Ausbildungsabschlüsse ist relativ konstant geblieben. Besonders in den Dienstleistungsbranchen und der Öffentlichen Verwaltung gibt es dabei eine große Zahl weiblich er Absolventinnen. Auch bei den Über nahmen liegen die weiblichen Auszubildenden leicht vorne. Generell haben die Übernahmequoten aber gegenüber dem letzten Jahr abgenommen, wobei große branchenspezifische Unterschiede bestehen. Inwieweit hier bereits konjunkturelle Effekte durchschlagen, lässt sich nicht abschließend klären. Es ist jedoch anzunehmen, dass der Ausbildungsmarkt analog zum Arbeitsmarkt in der Folge der Finanzmarktkrise auch in Rheinland-Pfalz unter Druck gerät.
Der Frauenanteil an der Gesamtbeschäftigung ist in Rheinland-Pfalz seit Jahren relativ konstant bei 44 Prozent. Jedoch stellen die im Jahr 2008 beschäftigten knapp 680.000 Frauen absolut einen sehr hohen Wert dar, bislang waren zu keinem Zeitpunkt mehr Frauen in Rheinland-Pfalz erwerbstätig. Frauen sind in qualifizierten Tätigkeiten noch immer unterrepräsentiert, allerdings ist hier eine leichte Entwicklung hin zu größerer Gleichheit auszumachen. Die Teilzeitbeschäftigung ist noch immer eine Frauendomäne, fast 80 Prozent aller Teilzeitbeschäftigten sind weiblich. Deutliche Unterschiede bei der Frauenbeschäftigung bestehen weiterhin in den unterschiedlichen Wirtschaftszweigen.
Im Bau- und Verarbeitendem Gewerbe arbeiten nur wenige Frauen, während sie in der Öffentlichen Verwaltung und dem Dienstleistungssektor die Mehrheit der Beschäftigten stellen. Im Dienstleistungssektor finden sich auch die meisten Betriebe mit überdurchschnittlichem Frauenanteil. In diesen „Frauenbetrieben“ verteilt sich die Teilzeitbeschäftigung gleichmäßiger auf die Geschlechter. Die Zahl der Frauen, die in den Betrieben die höchste Hierarchiestufe erreichen, ist nach wie vor recht gering, hat in den letzten Jahren tendenziell aber zugenommen. Besonders selten sind weibliche Führungskräfte in Großbetrieben und in den männerdominierten Sektoren des Produzierenden Gewerbes anzutreffen. In den Dienstleistungsbetrieben ist das Verhältnis von Frauen und Männern in den Führungsetagen ausgewogener, was ua mit der höheren Frauenbeschäftigung in diesem Sektor zusammenhängt. Eine große Zahl an beschäftigten Frauen allein führt jedoch nicht dazu, dass diese auch an die Betriebsspitze gelangen. Immerhin jeder siebte Betrieb mit überdurchschnittlichem Frauenanteil hat keine einzige weibliche Führungskraft. Nur eine kleine Minderheit der rheinland-pfälzischen Betriebe hat eine tarifliche oder innerbetriebliche Vereinbarung zur Verbesserung der Chancengleichheit zwischen Männern und Frauen. Ebenso gering ist die Zahl der Betriebe, die hierzu konkrete Maßnahmen wie z.B. Kinderbetreuung oder Elternzeitregelungen anbieten. Etwas größer ist die Wahrscheinlichkeit, solche Angebote zu finden in Betrieben mit weiblichen Führungskräften und vor allem mit vielen beschäftigten Frauen. Insgesamt lässt sich festhalten, dass die Verbesserung der Chancengleichheit bezogen auf die Beschäftigungssituation ein langwieriger und mitunter stagnierender Prozess ist. Der aktive Beitrag der Betriebe hierzu fällt nach wie vor meist gering aus.
Trotz der heranziehenden Wirtschaftskrise hat sich die Ausbildungssituation in Hessen im Befragungszeitraum 2008 im Vergleich zum Vorjahr nochmals verbessert. Die Zahl der Auszubildenden stieg in Hessen um 2,1% an. Erfreulich ist zudem, dass dieser Zuwachs sich auf alle Betriebsgrößen verteilt; die Abnahme der Ausbildungszahlen in Großbetrieben ist zunächst
gestoppt worden.
Die Ausbildungsquote stieg in Hessen leicht an, liegt aber mit 4,9% noch immer unter dem den westdeutschen Durchschnitt. Die Zahl der ausbildenden Betriebe in Hessen ist konstant bei 35%; weitere 28% haben eine Ausbildungsberechtigung, bilden derzeit aber nicht aus. Dieses ungenutzte Ausbildungspotenzial ist bei Betrieben mit einer sehr guten Ertragslage nochmals höher. Das Ausbildungspotenzial der hessischen Betriebe ist demnach noch nicht ausgeschöpft, zumal besonders die in Hessen bedeutsamen Dienstleistungsbetriebe eine unterdurchschnittliche Ausbildungsbeteiligung zeigen. Umgekehrt haben Betriebe mitunter Probleme, offene Ausbildungsplätze auch zu besetzen. Dies gilt besonders für Kleinbetriebe. In Hessen wurde im letzten Jahr erstmals seit Beginn der Langzeitbeobachtung die Mehrzahl der erfolgreichen Ausbidungsabschlüsse von Frauen geschafft. Besonders hoch ist der Frauenanteil hierbei in den Dienstleistungsbranchen und der Öffentlichen Verwaltung. Auch bei den Über nahmen liegen die weiblichen Auszubildenden mittlerweile vorne. Generell haben die Übernahmequoten aber gegenüber dem letzten Jahr abgenommen, wobei große branchenspezifische Unterschiede bestehen. Inwieweit hier bereits konjunkturelle Effekte durchschlagen, lässt sich nicht abschließend klären. Es ist jedoch anzunehmen, dass der Ausbildungsmarkt analog zum Arbeitsmarkt in der Folge der Finanzmarktkrise auch in Hessen unter Druck gerät.
Die durchschnittliche vereinbarte Wochenarbeitszeit ist in Hessen weiter angestiegen und liegt bei mittlerweile 39,5 Stunden. Dies ist eine volle Stunde mehr als noch vor sechs Jahren. Besonders gravierend ist der Anstieg in der Öffentlich en Verwaltung, wo in diesem Zeitraum eine Zunahme von mehr als drei Stunden zu verzeichnen ist. Zugleich hat der Anteil der Betriebe zugenommen, die Teilzeitkräfte beschäftigen. Die Teilzeitquote blieb jedoch in den letzten Jahren recht konstant, so dass sich die Teilzeitbeschäftigten auf mehr Betriebe verteilen als zuvor. Nachdem es 2005 einen Rückgang der Überstunden gab und über einen generellen Bedeutungsverlust dieses Instruments spekuliert wurde, sind 2007 wieder mehr Betriebe bereit gewesen, bestehender Mehrarbeit mit Überstunden zu begegnen.
Spitzenreiter ist hierbei erneut die Öffentliche Verwaltung: In mehr als zwei Drittel von deren Betrieben wurden Überstunden geleistet. Kompensiert werden diese übergreifend vor allem durch Freizeitausgleich; die kostenintensive Bezahlung spielt eine geringere Rolle. Ein weiteres Mittel zur Regulierung von Produktions- und Auftragsspitzen sind individuelle Arbeitszeitkonten. Allerdings hat nach wie vor nur jeder vierte hessische Betrieb eine solche Regelung vorgesehen, wobei vor allem Großbetriebe dieses Instrument häufiger nutzen. Weitere Möglichkeiten der Arbeitszeitsteuerung, wie z.B. Samstags- oder Schichtarbeit oder versetzte Arbeitszeiten finden ebenfalls breite Anwendung. Hierbei bestehen erhebliche Differenzen zwischen den einzelnen Wirtschaftszweigen, wobei vor allem im Dienstleistungssektor und der Öffentlichen Verwaltung praktisch alle Mittel der Arbeitszeitflexibilisierung zum Einsatz kommen. Die Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass die betriebliche Flexibilität über alle Betriebe gesehen eher zunimmt die vorliegenden Daten geben in jedem Fall klare Hinweise, dass es sich hierbei nicht um kurzfristige Trends handelt.
Der Frauenanteil an der Gesamtbeschäftigung ist in Hessen seit Jahren relativ konstant bei 45 Prozent. Jedoch stellen die im Jahr 2008 beschäftigten 1,22 Mio. Frauen absolut einen sehr
hohen Wert dar – nur 2006 waren bislang mehr Frauen in Hessen erwerbstätig. Frauen sind in qualifizierten Tätigkeiten noch immer unterrepräsentiert, und eine Entwicklung hin zu größerer
Gleichheit ist nicht auszumachen. Dies gilt auch für die Teilzeitbeschäftigung: Diese ist noch immer eine Frauendomäne, fast 80 Prozent aller Teilzeitbeschäftigten sind weiblich.
Deutliche Unterschiede bei der Frauenbeschäftigung bestehen auch weiterhin in den unterschiedlichen Wirtschaftszweigen. In Bau- und Verarbeitendem Gewerbe arbeiten nur wenige Frauen, während sie in der Öffentlichen Verwaltung und den Sonstigen
Dienstleistungen die Mehrheit der Beschäftigten stellen. Im Dienstleistungssektor finden sich auch die meisten Betriebe mit überdurchschnittlichem Frauenanteil.
In diesen „Frauenbetrieben“ verteilt sich die Teilzeitbeschäftigung gleichmäßiger auf die Geschlechter. Die Zahl der Frauen, die in den Betrieben die höchste Hierarchiestufe erreichen, ist nach wie vor recht gering und hat in den letzten Jahren tendenziell sogar abgenommen. Besonders selten sind weibliche Führungskräfte in Großbetrieben und in den männerdominierten Sektoren des Produzierenden Gewerbes anzutreffen. In den Dienstleistungsbetrieben ist das Verhältnis von Frauen und Männern in den Führungsetagen ausgewogener, was u.a. mit der höheren Frauenbeschäftigung in diesem Sektor zusammenhängt. Eine große Zahl an beschäftigten Frauen allein führt jedoch nicht dazu, dass diese auch an die Betriebsspitze gelangen. Immerhin jeder sechste Betrieb mit überdurchschnittlichem Frauenanteil hat keine einzige weibliche Führungskraft. Nur eine kleine Minderheit der hessischen Betriebe hat eine tarifliche oderinnerbetriebliche Vereinbarung zur Verbesserung der Chancengleichheit zwischen Männern und Frauen. Ebenso gering ist die Zahl der Betriebe, die hierzu konkrete Maßnahmen wie z.B. Kinderbetreuung oder Elternzeitregelungen anbieten. Etwas größer ist die Wahrscheinlichkeit, solche Angebote zu finden in Betrieben mit weibliche Führungskräften und vor allem mit vielen beschäftigten Frauen. Insgesamt lässt sich festhalten, dass die Verbesserung der Chancengleichheit bezogen auf die Beschäftigungssituation ein langwieriger und mitunter stagnierender Prozess ist. Der aktive Beitrag der Betriebe hierzu fällt nach wie vor meist gering aus.
Als Nadelstichverletzungen (NSV) bezeichnet man jede Stich-, Schnitt- und Kratzverletzung der Haut durch Kanülen, Skalpelle oder andere medizinische Instrumente, die mit Patientenmaterial verunreinigt sind. Davon unabhängig ist, ob die Wunde geblutet hat oder nicht. Die beinhaltet auch den direkten Kontakt mit der Schleimhaut von Mund, Nase oder Augen. Die größte Gefahr geht hierbei von einer Infektion mit Hepatitis B, C sowie dem humanem-Immundefizients- Virus (HIV) aus. In der vorliegenden Arbeit wurden Häufigkeit und Ursachen von NSV bei Beschäftigten von fünf verschiedenen medizinischen Fachkliniken der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main, mithilfe eines anonymisierten Fragebogens ermittelt. Dabei handelte es sich um die Zentren für Anästhesie, Dermatologie, Chirurgie, Gynäkologie und Pädiatrie. Alle Befragten hatten in den 12 Monaten vor dieser Erhebung Kontakt mit Patienten- oder Untersuchungsmaterial. Die Ergebnisse wurden zwischen den jeweiligen Fachkliniken und den einzelnen Berufsgruppen, wie Ärzten, Pflege- und Reinigungspersonal, verglichen. Es sollte geklärt werden, womit und wobei sich NSV am häufigsten ereigneten. Weiterhin wurde untersucht, wie Health Care Worker (HCW) eine erlittene NSV einschätzen, welche Schutzmaßnahmen sie gegen Verletzungen ergriffen haben und ob eine erlittene NSV Einfluss auf ihr künftiges Verhalten hatte. Anhand dieser Daten wurde klassifiziert, ob und gegebenenfalls wie viel NSV vermeidbar gewesen wären. Anschließend wurde diskutiert, wie das Risiko von NSV verringert werden kann. An der Erhebung nahmen 720 von 919 in den Zentren beschäftigten Personen teil (Rücklaufrate 78,3%). 71,6% der Ärzte, 76,4% des Pflegepersonals, 75% der Laborangestellten sowie 100% von denen, die als “Sonstige“ klassifiziert wurden als auch vom Reinigungspersonal, sandten den Fragebogen zurück. Von den 226 HCW (31,4%), die in den letzten 12 Monaten mindestens eine NSV erlitten hatten, waren Ärzte mit 55,1% signifikant häufiger betroffen als das Pflegepersonal mit 22%. Von allen 561 stattgefundenen NSV im letzten Jahr ist es in der Chirurgie am 10 häufigsten zu einer NSV gekommen (59,9%), am seltensten in der Dermatologie (6,4%). Dabei waren die Ärzte der Chirurgie, Pädiatrie, Dermatologie und Gynäkologie signifikant häufiger betroffen als das Pflegepersonal, in der Anästhesie waren jedoch nicht mehr signifikant mehr Betroffene. In der Anästhesie gaben 75% aller Mitarbeiter an, mehr als 20 Eingriffe mit Verletzungsrisiko pro Woche vorzunehmen, in der Chirurgie nur 53,8%. Dieses Ergebnis zeigt, dass die Häufigkeit verletzungsträchtiger Eingriffe nicht mit der Zahl der Verletzungen korreliert. Abgesehen von der Angabe „Sonstiges“, die mehrere Ereignisse repräsentiert, ereigneten sich NSV am häufigsten beim Nähen (23%) und bei Blutabnahmen (13%), also an den Instrumenten, die in den meisten Fachkliniken auch am häufigsten verwendet wird. Nur 5% aller NSV wurden von den HCW als schwer bezeichnet. Ein ungenügendes Sicherheitsbewusstsein bei den Mitarbeitern zeigte sich zum einen dadurch, dass insgesamt bei fast einem Drittel (27,9%) der NSV auf das Tragen von Handschuhen verzichtet wurde. Dabei unterschieden sich die Kliniken untereinander signifikant, wobei in der Chirurgie und Anästhesie mit 85,7% bzw. 81,3% im Gegensatz zu der Pädiatrie mit 35,8%, am häufigsten Handschuhe getragen wurden. Auch waren sich zwar insgesamt 78,2% der HCW sicher über einen suffizienten Hepatitis-B-Impfschutz, wobei die Ärzte signifikant besser in Kenntnis darüber waren als das Pflegepersonal, jedoch wussten über ein Viertel (25,8) der Angestellten in der Pädiatrie nicht darüber Bescheid. Beim Arbeiten mit scharfen Gegenständen am Krankenbett nahmen nur 29,4% der Befragten einen Abwurfbehälter mit und über die Hälfte (50,4%) gaben an, keine NSV dem D-Arzt gemeldet zu haben. Das Pflegepersonal hatte signifikant häufiger gemeldet als die Ärzte. Ihr Verhalten nach einer NSV nicht geändert zu haben, gaben 53,1% der Betroffenen an. Insgesamt hätten 36,7% aller NSV durch Instrumente mit Sicherheitsvorkehrungen sicher vermieden werden können, in der Pädiatrie und der Gynäkologie sogar mehr als 80%.
Background: Intrauterine growth restriction is associated with an increased future risk for developing cardiovascular diseases. Hypoxia in utero is a common clinical cause of fetal growth restriction. We have previously shown that chronic hypoxia alters cardiovascular development in chick embryos. The aim of this study was to further characterize cardiac disease in hypoxic chick embryos. Methods: Chick embryos were exposed to hypoxia and cardiac structure was examined by histological methods one day prior to hatching (E20) and at adulthood. Cardiac function was assessed in vivo by echocardiography and ex vivo by contractility measurements in isolated heart muscle bundles and isolated cardiomyocytes. Chick embryos were exposed to vascular endothelial growth factor (VEGF) and its scavenger soluble VEGF receptor-1 (sFlt-1) to investigate the potential role of this hypoxia-regulated cytokine. Principal Findings: Growth restricted hypoxic chick embryos showed cardiomyopathy as evidenced by left ventricular (LV) dilatation, reduced ventricular wall mass and increased apoptosis. Hypoxic hearts displayed pump dysfunction with decreased LV ejection fractions, accompanied by signs of diastolic dysfunction. Cardiomyopathy caused by hypoxia persisted into adulthood. Hypoxic embryonic hearts showed increases in VEGF expression. Systemic administration of rhVEGF165 to normoxic chick embryos resulted in LV dilatation and a dose-dependent loss of LV wall mass. Lowering VEGF levels in hypoxic embryonic chick hearts by systemic administration of sFlt-1 yielded an almost complete normalization of the phenotype. Conclusions/Significance: Our data show that hypoxia causes a decreased cardiac performance and cardiomyopathy in chick embryos, involving a significant VEGF-mediated component. This cardiomyopathy persists into adulthood.
Background: Mild therapeutic hypothermia following cardiac arrest is neuroprotective, but its effect on myocardial dysfunction that is a critical issue following resuscitation is not clear. This study sought to examine whether hypothermia and the combination of hypothermia and pharmacological postconditioning are cardioprotective in a model of cardiopulmonary resuscitation following acute myocardial ischemia. Methodology/Principal Findings: Thirty pigs (28–34 kg) were subjected to cardiac arrest following left anterior descending coronary artery ischemia. After 7 minutes of ventricular fibrillation and 2 minutes of basic life support, advanced cardiac life support was started according to the current AHA guidelines. After successful return of spontaneous circulation (n = 21), coronary perfusion was reestablished after 60 minutes of occlusion, and animals were randomized to either normothermia at 38°C, hypothermia at 33°C or hypothermia at 33°C combined with sevoflurane (each group n = 7) for 24 hours. The effects on cardiac damage especially on inflammation, apoptosis, and remodeling were studied using cellular and molecular approaches. Five animals were sham operated. Animals treated with hypothermia had lower troponin T levels (p<0.01), reduced infarct size (34±7 versus 57±12%; p<0.05) and improved left ventricular function compared to normothermia (p<0.05). Hypothermia was associated with a reduction in: (i) immune cell infiltration, (ii) apoptosis, (iii) IL-1beta and IL-6 mRNA up-regulation, and (iv) IL-1beta protein expression (p<0.05). Moreover, decreased matrix metalloproteinase-9 activity was detected in the ischemic myocardium after treatment with mild hypothermia. Sevoflurane conferred additional protective effects although statistic significance was not reached. Conclusions/Significance: Hypothermia reduced myocardial damage and dysfunction after cardiopulmonary resuscitation possible via a reduced rate of apoptosis and pro-inflammatory cytokine expression.
The human immunodeficiency virus (HIV) had spread unrecognized in the human population as sexually transmitted disease and was finally identified by its disease AIDS in 1981. Even after the isolation of the causative agent in 1983, the burden and death rate of AIDS accelerated worldwide especially in young people despite the confection of new drugs capable to inhibit virus replication since 1997. However, at least in industrialised countries, this trend could be reversed by the introduction of combination therapy strategies. The design of new drugs is on going; besides the inhibition of the three enzymes of HIV for replication and maturation (reverse transcriptase, integrase and protease), further drugs inhibits fusion of viral and cellular membranes and virus maturation. On the other hand, viral diagnostics had been considerably improved since the emergence of HIV. There was a need to identify infected people correctly, to follow up the course of immune reconstitution of patients by measuring viral load and CD4 cells, and to analyse drug escape mutations leading to drug resistance. Both the development of drugs and the refined diagnostics have been transferred to the treatment of patients infected with hepatitis B virus (HBV) and hepatitis C virus (HCV). This progress is not completed; there are beneficial aspects in the response of the scientific community to the HIV burden for the management of other viral diseases. These aspects are described in this contribution. Further aspects as handling a stigmatising disease, education of self-responsiveness within sexual relationships, and ways for confection of a protective vaccine are not covered.
THE TERM WEB 2.0, COINED FOR A VARIETY OF RECENT WEB APPLICATIONS, RESOUNDS THROUGHOUT THE LAND AND FIRES ONLINE MARKETERS’ IMAGINATION IN MANY INDUSTRIES. WE EXAMINE EMPIRICALLY HOW FAR THOSE APPLICATIONS ARE USED BY RETAIL BANKING CUSTOMERS AND WHICH ROLE THEY PLAY IN THE RETAIL CUSTOMERS’ PURCHASE PROCESS.
Zielsetzung: Schizophrenie ist eine psychische Erkrankung, die mit den strukturellen und funktionellen Veränderungen in Gehirn zusammen hängt. Die Mehrheit der kernspintomographischen Studien konnte hippocampale Veränderungen bei den schizophrenen Patienten finden, obgleich diese Veränderungen nicht immer bei der Early-Onset Schizophrenie repliziert werden konnten. Frühere Studien weisen jedoch darauf hin, dass Volumenreduktion der Hippocampi entweder während der Adoleszenz oder während des Übergangs zu einer akuten Phase auftritt. Außerdem bleibt das funktionelle Korrelat hippocampaler Struktur unklar. Das Ziel unserer Arbeit besteht darin, zu überprüfen, ob strukturelle Veränderungen bereits bei den Patienten mit einer Early-Onset Schizophrenie nachzuweisen sind und ob ein Zusammenhang zwischen dem Volumen der Hippocampi und den neurokognitiven Funktionen und der Psychopathologie besteht. Methode: Mittels Magnetresonanztomographie wurden die Volumina des rechten und des linken Hippocampus, der grauen und weißen Substanz sowie der zerebrospinalen Flüssigkeit bei 26 Patienten mit einer Early-Onset Schizophrenie und 26 gematchten gesunden Probanden untersucht. Es wurden 1mm dicke MRT Schnitte angefertigt. Die neurokognitive Funktionstüchtigkeit wurde in beiden Gruppen mit Wisconsin Card Sorting Test (WSCT), Trail Making Test-A (TMT-A), Trail Making Test-B (TMT-B) und Mehrfach Wortschatz Intelligenztest–B (MWT-B) verglichen. Die Beurteilung der psychopathologischen Symptomatik erfolgte mit dem Structured Clinical Interview: Positive and Negative Syndrom Scale (PANSS). Zudem wurde mittels Korrelationsanalysen berechnet, inwieweit eine Übereinstimmung zwischen neurokognitivem Funktionsniveau, der Psychopathologie und Volumengröße von Hippocampi gegeben ist. Ergebnisse: Jugendliche mit einer Early-Onset Schizophrenie wiesen im Vergleich zu gesunden Kontrollprobanden signifikant kleinere Hippocampi rechts auf und zeigten eine tendenzielle Verkleinerung der Hippocampi links. Das Volumen der grauen Substanz war bei Patienten ebenfalls signifikant reduziert und das CSF Volumen signifikant erhöht. Das Volumen der weißen Substanz zeigte in beiden Gruppen keine signifikanten Unterschiede. Bei Patienten zeigte sich eine signifikant bedeutsame höhere Perseverationsrate (WSCT) im Vergleich zu gesunden Probanden. Es fand sich eine signifikant negative Korrelation zwischen den negativen Symptomen und dem Volumen des rechten Hippocampus. Die Volumengröße der Hippocampi korrelierte jedoch nicht mit dem neuropsychologischen Funktionsniveau, dem Alter bei der Untersuchung, dem Alter bei Erkrankungsbeginn und Erkrankungsdauer. Schlussfolgerung: Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass hirnstrukturelle Veränderungen bereits bei den Patienten mit einer Early-Onset Schizophrenie nachweisbar sind. Sie unterstützen somit die Hypothese der gestörten Hirnentwicklung.