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B7. Quantenmechanismen (TBD) - Biologie


B7. Quantenmechanismen (TBD)

B7. Quantenmechanismen (TBD) - Biologie

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Feature Papers stellen die fortschrittlichste Forschung mit erheblichem Potenzial für eine große Wirkung auf diesem Gebiet dar. Feature Papers werden auf individuelle Einladung oder Empfehlung der wissenschaftlichen Herausgeber eingereicht und vor der Veröffentlichung einem Peer Review unterzogen.

Das Feature Paper kann entweder ein origineller Forschungsartikel, eine umfangreiche neue Forschungsstudie sein, die oft mehrere Techniken oder Ansätze umfasst, oder ein umfassendes Übersichtspapier mit prägnanten und präzisen Updates zu den neuesten Fortschritten auf diesem Gebiet, das die aufregendsten Fortschritte in der Wissenschaft systematisch überprüft Literatur. Diese Art von Papier gibt einen Ausblick auf zukünftige Forschungsrichtungen oder mögliche Anwendungen.

Editor’s Choice-Artikel basieren auf Empfehlungen der wissenschaftlichen Herausgeber von MDPI-Zeitschriften aus der ganzen Welt. Redakteure wählen eine kleine Anzahl kürzlich in der Zeitschrift veröffentlichter Artikel aus, die ihrer Meinung nach für Autoren besonders interessant oder in diesem Bereich wichtig sind. Ziel ist es, eine Momentaufnahme einiger der spannendsten Arbeiten zu geben, die in den verschiedenen Forschungsbereichen der Zeitschrift veröffentlicht wurden.


Oxford-Revision Wissenschaft antwortet

Willkommen auf der Webseite der Oxford Revise-Antworten. Hier finden Sie alle Antworten auf die Aktivitäten und prüfungsähnlichen Übungsfragen, die in den Titeln von Oxford Revise Science enthalten sind.

Klicken Sie unten auf die GCSE-Buchcover, um die Kapitellinks anzuzeigen.

Oxford überarbeitet AQA GCSE Physics Higher

Kapitel 1: Energiespeicher und -übertragungen
Kapitel 2: Energieübertragung durch Wärme
Kapitel 3: Nationale und globale Energieressourcen
Kapitel 4: Stromversorgung
Kapitel 5: Stromkreise
Kapitel 6: Energie der Materie
Kapitel 7: Atome
Kapitel 8: Strahlung
Kapitel 9: Kräfte
Kapitel 10: Druck in Flüssigkeiten und Gasen
Kapitel 11: Geschwindigkeit
Kapitel 12: Newtons Bewegungsgesetze
Kapitel 13: Bremsen und Schwung
Kapitel 14: Mechanische Wellen
Kapitel 15: Elektromagnetische Wellen
Kapitel 16: Licht und Geräusche
Kapitel 17: Magnete und Elektromagnete
Kapitel 18: Induziertes Potenzial und Transformatoren
Kapitel 19: Weltraum

Oxford Revize AQA GCSE Chemistry Higher

Kapitel 1: Das Atom
Kapitel 2: Kovalente Bindung
Kapitel 3: Ionische und metallische Bindung und Struktur
Kapitel 4: Das Periodensystem
Kapitel 5: Übergangsmetalle und Nanotechnologie
Kapitel 6: Quantitative Chemie 1
Kapitel 7: Quantitative Chemie 2
Kapitel 8: Reaktionen von Metallen
Kapitel 9: Reaktionen von Säuren
Kapitel 10: Elektrolyse
Kapitel 11: Energieänderungen
Kapitel 12: Preise
Kapitel 13: Gleichgewicht
Kapitel 14: Rohöl und Kraftstoffe
Kapitel 15: Organische Reaktionen
Kapitel 16: Polymere
Kapitel 17: Chemische Analyse
Kapitel 18: Die Erdatmosphäre
Kapitel 19: Die Ressourcen der Erde nutzen
Kapitel 20: Unsere Ressourcen herstellen

Oxford Revize AQA GCSE Biology Higher

Kapitel 1: Zellbiologie
Kapitel 2: Zelltransport
Kapitel 3: Zellteilung
Kapitel 4: Organisation bei Tieren
Kapitel 5: Enzyme
Kapitel 6: Organisation in Betrieben
Kapitel 7: Die Verbreitung von Krankheiten
Kapitel 8: Vorbeugung und Behandlung von Krankheiten
Kapitel 9: Monoklonale Antikörper
Kapitel 10: Nicht übertragbare Krankheiten
Kapitel 11: Photosynthese
Kapitel 12: Atmung
Kapitel 13: Nervensystem und Homöostase
Kapitel 14: Hormonelle Koordination
Kapitel 15: Variationen
Kapitel 16: Reproduktion
Kapitel 17: Evolution
Kapitel 18: Anpassung
Kapitel 19: Ein Ökosystem organisieren
Kapitel 20: Mensch und Biodiversität

Oxford überarbeitet AQA GCSE Combined Science Higher

B1: Zellstruktur
B2: Zelltransport
B3: Zellteilung
B4: Organisation bei Tieren
B5: Enzyme
B6: Organisation in Werken
B7: Verbreitung von Krankheiten
B8: Krankheiten vorbeugen und behandeln
B9: Nicht übertragbare Krankheiten
B10: Photosynthese
B11: Atmung
B12: Nervensystem und Homöostase
B13: Hormonelle Koordination
B14: Variante
B15: Reproduktion
B16: Evolution
B17: Anpassung
B18: Mensch und Ökosystem

C1: Das Atom
C2: Kovalente Bindung
C3: Ionische und metallische Bindung und Struktur
C4: Das Periodensystem
C5: Quantitative Chemie
C6: Reaktionen von Metallen
C7: Reaktionen von Säuren
C8: Elektrolyse
C9: Energieänderungen
C10: Reaktionsgeschwindigkeit
C11: Gleichgewicht
C12: Rohöl und Kraftstoffe
C13: Chemische Analyse
C14: Die Erdatmosphäre
C15: Die Ressourcen der Erde nutzen

P1: Energiespeicher und -übertragungen
P2: Nationale und globale Energieressourcen
P3: Strom liefern
P4: Stromkreise
P5: Energie der Materie
P6: Atome
P7: Nukleare Strahlung
P8: Kräfte
P9: Geschwindigkeit
P10: Newtonsche Bewegungsgesetze
P11: Mechanische Wellen
P12: Elektromagnetische Wellen
P13: Magnete und Elektromagnete

Oxford überarbeitet AQA GCSE Combined Science Foundation

B1: Zellstruktur
B2: Zelltransport
B3: Zellteilung
B4: Organisationen bei Tieren
B5: Enzyme
B6: Pflanzen organisieren
B7: Verbreitung von Krankheiten
B8: Krankheiten vorbeugen und behandeln
B9: Nicht übertragbare Krankheiten
B10: Photosynthese und Atmung
B11: Nervensystem und Homöostase
B12: Hormonelle Koordination
B13: Variante
B14: Reproduktion
B15: Evolution
B16: Anpassungen
B17: Ein Ökosystem organisieren
B18: Mensch und Biodiversität

C1 : Das Atom
C2 : Kovalente Bindung
C3 : Ionische und metallische Bindung und Struktur
C4 : Das Periodensystem
C5 : Quantitative Chemie
C6: Chemische Reaktion
C7 : Elektrolyse
C8 : Energieänderungen
C9 : Reaktionsgeschwindigkeit
C10 : Gleichgewicht
C11 : Rohöl und Kraftstoffe
C12 : Chemische Analyse
C13 : Die Erdatmosphäre
C14 : Nutzung der Ressourcen der Erde

P1 : Energiespeicher und -übertragungen
P2 : Nationale und globale Energieressourcen
P3 : Stromversorgung
P4 : Stromkreise
P5 : Energie der Materie
P6: Atome
P7 : Nukleare Strahlung
P8 : Kräfte
P9: Geschwindigkeit
P10 : Newtonsche Bewegungsgesetze
P11: Wellen
P12 : Magnete und Elektromagnete

Oxford Revize AQA A Level Chemistry

Kapitel 1: Atomare Struktur
Kapitel 2: Stoffmenge
Kapitel 3: Kleben
Kapitel vier: Energetik und Kinetik
Kapitel 5: Chemische Gleichgewichte und Redoxgleichungen
Kapitel Sechs: Thermodynamik
Kapitel sieben: Geschwindigkeitsgleichungen und Gleichgewichtskonstanten
Kapitel 8: Elektrodenpotentiale und elektrochemische Zellen
Kapitel Neun: Säuren und Basen
Kapitel 10: Das Periodensystem
Kapitel Elf: Elemente der Periode 3 und ihre Oxide
Kapitel zwölf: Übergangsmetalle
Kapitel 13: Reaktionen von Ionen in wässriger Lösung
Kapitel vierzehn: Einführung in die organische Chemie
Kapitel fünfzehn: Alkane
Kapitel 16: Halogenalkane
Kapitel 17: Alkene und Alkohole
Kapitel achtzehn: Organische Analyse
Kapitel 19: Optische Isomerie
Kapitel 20: Aldehyde, Ketone und Carbonsäuren
Kapitel 21: Aromatische Chemie, Amine und Polymere
Kapitel zweiundzwanzig: Aminosäuren, Proteine ​​und DNA
Kapitel 23: Organische Synthese
Kapitel 24: NMR und Chromatographie
Fragen mit mehreren Antworten

Oxford Revize AQA A Level Biology

Kapitel 1: Biologische Moleküle
Kapitel 2: Proteine ​​und Enzyme
Kapitel 3: Nukleotide und Nukleinsäuren
Kapitel 4: ATP, Wasser und anorganische Ionen
Kapitel 5 : Zellstruktur und Mikroskope
Kapitel 6 : Mitose und der Zellzyklus
Kapitel 7: Transport durch Zellmembranen
Kapitel 8: Das Immunsystem
Kapitel 9 : Gasaustausch
Kapitel 10: Stoffaustausch
Kapitel 11 : Massentransport
Kapitel 12: DNA- und Proteinsynthese
Kapitel 13: Genetische Variation und Anpassung
Kapitel 14 : Artenbiodiversität
Kapitel 15: Photosynthese
Kapitel 16: Atmung
Kapitel 17: Energietransfers und Nährstoffkreisläufe
Kapitel 18: Reaktionen auf Reize
Kapitel 19 : Nervenkoordination
Kapitel 20: Homöostase
Kapitel 21 : Vererbung
Kapitel 22: Populationen und Evolution
Kapitel 23: Genexpression
Kapitel 24 : Gentechnologien

Oxford Revize AQA A Level Physics

Kapitel 1: Messungen und Fehler
Kapitel 2: Partikel und Strahlung
Kapitel 3: Eigenschaften von Partikeln
Kapitel 4: Progressive und stehende Wellen
Kapitel 5: Reflexion, Beugung und Interferenz
Kapitel 6: Kraft, Energie und Impuls 1
Kapitel 7: Kraft, Energie und Impuls 2
Kapitel 8: Materialien
Kapitel 9: Aktueller Strom
Kapitel 10: Schaltkreise
Kapitel 11: Kreisbewegung
Kapitel 12: Einfache harmonische Bewegung
Kapitel 13: Thermische Physik
Kapitel 14: Gravitationsfelder
Kapitel 15: Elektrische Felder
Kapitel 16: Kapazität
Kapitel 17: Magnetfelder
Kapitel 18: Elektromagnetische Induktion
Kapitel 19: Radioaktivität
Kapitel 20: Kernenergie
Kapitel 21: Teleskope
Kapitel 22: Sterne und Kosmologie
Kapitel 23: Physik von Auge und Ohr
Kapitel 24: Medizinische Bildgebung
Kapitel 25: Rotationsdynamik
Kapitel 26: Thermodynamik und Motoren
Kapitel 27: Die Entdeckung des Elektrons
Kapitel 28: Welle-Teilchen-Dualität und spezielle Relativitätstheorie
Kapitel 29: Diskrete Halbleiterbauelemente
Kapitel 30: Analoge und digitale Signale
Fragen mit mehreren Antworten

Oxford Revize OCR A Level Biology

Fragen mit mehreren Antworten
Kapitel 2: Zellstruktur
Kapitel 3: Biologische Moleküle
Kapitel 4: Nukleotide und Nukleinsäuren
Kapitel 5: Enzyme
Kapitel 6 : Plasmamembranen
Kapitel 7 : Zellteilung, Diversität und Organisation
Kapitel 8 : Gasaustausch
Kapitel 9 : Tiertransport
Kapitel 10 : Transport in Pflanzen
Kapitel 11: Übertragbare Krankheiten
Kapitel 12 : Biodiversität
Kapitel 13 : Klassifizierung und Evolution
Kapitel 14 : Kommunikation und Homöostase
Kapitel 15: Ausscheidung
Kapitel 16 : Neuronale Kommunikation
Kapitel 17: Hormone
Kapitel 18: Reaktionen von Pflanzen und Tieren
Kapitel 19: Photosynthese
Kapitel 20: Atmung
Kapitel 21: Mobilfunkkontrolle
Kapitel 22: Vererbungsmuster
Kapitel 23: Manipulieren von Genomen
Kapitel 24: Klonen und Biotechnologie
Kapitel 25 : Ökosysteme, Populationen und Nachhaltigkeit

Oxford Revize OCR A Level Chemistry

Kapitel 2: Grundlagen der Chemie
Kapitel 3: Säure-Base- und Redoxreaktionen
Kapitel 4: Elektronen, Bindung und Struktur
Kapitel 5: Das Periodensystem und die Periodizität
Kapitel 6: Gruppe 2 und die Halogene
Kapitel 7: Qualitative Analyse
Kapitel 8: Enthalpieänderungen
Kapitel 9: Reaktionsraten und Gleichgewicht
Kapitel 10: Grundlegende Grundkonzepte der organischen Chemie
Kapitel 11 : Kohlenwasserstoffe
Kapitel 12 : Alkohole und Halogenalkane
Kapitel 13 : Organische Synthese
Kapitel 14 : Analytische Techniken (IR und MS)
Kapitel 15: Reaktionsraten und Gleichgewicht
Kapitel 16 : pH und Puffer
Kapitel 17 : Enthalpie, Entropie und freie Energie
Kapitel 18 : Redox- und Elektrodenpotentiale
Kapitel 19 : Übergangselemente
Kapitel 20 : Aromatische Verbindungen
Kapitel 21 : Carbonylverbindungen
Kapitel 22 : Carbonsäuren und Ester
Kapitel 23 : Stickstoffverbindungen
Kapitel 24 : Polymere
Kapitel 25 : Organische Synthese
Kapitel 26 : Chromatographie und Spektroskopie
Fragen mit mehreren Antworten

Oxford Revize OCR A Level Physics

Kapitel 3: Durchführen von Messungen und Analysieren von Daten
Kapitel 4: Natur der Mengen
Kapitel fünf: Bewegung
Kapitel Sechs: Kräfte in Aktion
Kapitel sieben: Arbeitsenergie und Kraft
Kapitel Acht: Materialien
Kapitel Neun: Newtons Bewegungs- und Impulsgesetze
Kapitel 10: Ladung und Strom
Kapitel Elf: Energie, Kraft und Widerstand
Kapitel zwölf: Stromkreise
Kapitel 13: Brechung, Beugung und Interferenz
Kapitel vierzehn: Quantenphysik
Kapitel 15: Thermische Physik
Kapitel 16: Kreisbewegung
Kapitel 17: Schwingungen
Kapitel achtzehn: Gravitationsfelder
Kapitel Neunzehn: Astrophysik und Kosmologie
Kapitel 20: Kondensatoren
Kapitel einundzwanzig: Elektrische Felder
Kapitel zweiundzwanzig: Elektromagnetismus
Kapitel Dreiundzwanzig: Kern- und Teilchenphysik
Kapitel 24: Medizinische Bildgebung
Fragen mit mehreren Antworten


B7. Quantenmechanismen (TBD) - Biologie

Angewandte Mathematik und Statistik
(Credits/Abt./Kurs-Nr./Thema)
Chemie
(Credits/Abt./Kurs#/Thema)
Physik
(Credits/Abt./Kurs#/Thema)
3 AMS 533 Num Methd Algs CompBio 3 AMS 533 Num Methd Algs Comp Bio (elektr.) 0-2 PHY 600 Lehren
3 XXX XXX Wahlfach 3 CHE 523 Chemische Thermo (elektr.) 0-3 PHY 540 Statistik Mech
3 AMS 599 Forschung 3 CHE 536 Molec Modellierung Biomol
3 PHY 512 Quantenmech 2
3 AMS 537 Biologie Dyn & Netzwerk* 3 CHE 559 Biologie Dyn & Amp Netzwerk 3 PHY 559 Biologie Dyn & Amp Netzwerk
0-3 AMS 531 Laborfäule* 0-3 AMS 531 Labor Rot 0-1 PHY 665 J Club (einschließlich Ethik)
0-1 AMS 532 J Club (einschließlich Ethik)* 0-1 AMS 532 J Club (einschließlich Ethik)
0-1 PHY 561 iBIO-Intro Biologie
0-1 PHY 561 iBIO-Intro Bio 0-1 PHY 561 iBIO-Intro Bio
B iochemie und Strukturbiologie
(Credits/Abt./Kurs-Nr./Thema)
Molekulare und zelluläre B iologie
(Credits/Abt./Kurs-Nr./Thema)
Biomedizintechniker
(Credits/Abt./Kurs-Nr./Thema)
2 BSB 512 Strc Bio & Spektroskopie 2 BSB 512 Strc Bio & Spektroskopie 3 BME 502 Adv Numerische Methoden
1 BSB 602 Kolloquium in Biochemie 1 MCB 602 Kolloquium Mol Cell Bio 3 BME 509 Fundam Biosci-Industrie
1-6 BSB 510 Labor Rot 1-4 MCB 510 Labor Rot 3 BME 521 Labor Rot
1 BSB 532 J-Club x MCB 532 Seminar Mol Cell Bio- J Club 3 BME XXX Technisches Wahlfach
0 BIO 600 Lehren 0 BIO 600 Lehren
1-4 MCB 656 Zellbiologie (oder elec) 4 MCB 656 Zellen-Biologie
1-12 MCB 599 Forschung
0 MCB 604 Grd Student Res Seminar

Angewandte Mathematik und Statistik
(Credits/Abt./Kurs-Nr./Thema)
Chemie
(Credits/Abt./Kurs-Nr./Thema)
Physik
(Credits/Abt./Kurs-Nr./Thema)
3 AMS 507 Wahrscheinlichkeit 3 XXX XXX Wahlfach 0-3 PHY 584 Labor Rot
3 PHY 558 Phys Chem & Bio (auserwählt) 3 XXX XXX Wahlfach 3 PHY 558 Phys Chem & Bio
3 CHE 541 Biochemie 3 CHE 558 Phys Chem & Bio
3 CHE 541 Biochemie
0-1 AMS 532 J-Club* 0-1 AMS 532 J-Club
0-1 PHY 665 J-Club
B iochemie und Strukturbiologie
(Credits/Abt./Kurs-Nr./Thema)
Molekulare und zelluläre B iologie
(Credits/Abt./Kurs-Nr./Thema)
Biomedizintechniker
(Credits/Abt./Kurs-Nr./Thema)
1 BSB 601 Kolloquium in Biochemie 3 MCB 657 Prinzipien der Entwicklung (1)* 3 BME 526 Biologische Systeme Eng
1-12 BSB 599 Forschung 3 HPH 533 Grd Immunologie 3 BME 599 Forschung
0 BIO 600 Lehren 1 MCB 531 Sem Mol Cell Bio-J Club(1,2)* 3 XXX XXX Wahlfach
3 MCB 503 Mol Genetics (oder elektr.) 1 HPH 691 J-Club(3)* 3 CHE 558 Phys Chem & Bio
1 JRN 503 iCOMl-Improv für Wissenschaft** 1 MCB 601 Kolloquium Mol Cell Bio
3 CHE 558 Phys Chem & Bio (auserwählt) 1-12 MCB 599 Forschung

Angewandte Mathematik und Statistik
(Credits/Abt./Kurs-Nr./Thema)
Chemie
(Credits/Abt./Kurs-Nr./Thema)
Physik
(Credits/Abt./Kurs-Nr./Thema)
3 AMS 699 Forschung x CHE 694 Seminar 0-3 PHY 584 Labor Rot
x XXX XXX Wahlfach x XXX XXX Wahlfach x XXX XXX Wahlfach
x XXX XXX Wahlfach x XXX XXX Wahlfach x XXX XXX Wahlfach
3 JRN 565 Kommunikation Ihrer Wissenschaft 3 JRN 565 Kommunikation Ihrer Wissenschaft 3 JRN 565 Kommunikation Ihrer Wissenschaft
B iochemie und Strukturbiologie
(Credits/Abt./Kurs-Nr./Thema)
Molekulare und zelluläre B iologie
(Credits/Abt./Kurs-Nr./Thema)
Biomedizintechniker
(Credits/Abt./Kurs-Nr./Thema)
1 BSB 602 Kolloquium in Biochemie 3 HBP 531 Allgemeine Biologie (3)* 3 BME 572 Biomolekulare Analyse
1-12 BSB 599 Forschung 1 MCB 532 Sem Mol Cell Bio-J Club(1,2)* 6 BME 599 Forschung
1 BSB 532 J-Club 1-12 MCB 599 Forschung
1-3 XXX XXX Wahlfach 1 MCB 602 Kolloquium Mol Cell Bio
0 GRD 500 RCR (oder Seminarethik) 0-1 GRD 500 RCR (Ethik)
3 CHE 559 Biologie Dyn & Netzwerk (elektr.)
3 CHE 559 Biologie Dyn & Network (4, elektr)
1 JRN 501 iCOM2-Distillieren Sie Ihre Messg** 1-3 XXX XXX Wahlfach (1,2)*
1 JRN 502 iCOM2-Writing Science*** 3 JRN 565 Kommunikation Ihrer Wissenschaft (4)
3 XXX XXX Wahlfach 3 XXX XXX Wahlfach
Wahlfächer: siehe BSB-Handbuch Wahlfächer: siehe MCB-Handbuch Wahlfächer: insgesamt 6 Wahlfächer, davon 3 BME

*AMS 531 x-gelistet mit PHY 584

*AMS 532 x-gelistet mit PHY 665

*AMS 535 x-gelistet mit CHE 535

*AMS 537 x-gelistet mit CHE 559 & PHY 559

*AMS 539 Unterlagen eingereicht

Physikstudenten beginnen erst im zweiten Jahr mit Laborrotationen.

Kursbeschreibung

AMS 507: Einführung in die Wahrscheinlichkeit

Die Themen umfassen Stichprobenräume, Wahrscheinlichkeitsaxiome, bedingte Wahrscheinlichkeit und Unabhängigkeit, diskrete und kontinuierliche Zufallsvariablen, gemeinsam verteilte Zufallsvariablen, Eigenschaften von Zufallsvariablen, Gesetz der großen Zahlen und zentraler Grenzwertsatz, Markov-Ketten.

AMS 510: Analytische Methoden für die angewandte Mathematik und Statistik

Überblick über Techniken der multivariaten Berechnung, Konvergenz und Grenzen, Matrixanalyse, Vektorraum-Grundlagen und Lagrange-Multiplikatoren.

Voraussetzung: Ein Kurs in Linearer Algebra und in multivariater Analysis

Herbst, 3 Credits, Briefnote

AMS 530: Prinzipien des Parallel Computing

Dieser Kurs richtet sich sowohl an akademische als auch an industrielle Wissenschaftler, die sich für paralleles Computing und seine Anwendungen auf große wissenschaftliche und technische Probleme interessieren. Es konzentriert sich auf die drei Hauptthemen des Parallel Computing: Analyse paralleler Hard- und Softwaresysteme, Design und Implementierung paralleler Algorithmen sowie Anwendungen des Parallel Computing auf ausgewählte Probleme der Physik und Ingenieurwissenschaften. Der Kurs legt den Schwerpunkt auf die praktische Praxis und das Verständnis algorithmischer Konzepte des parallelen Rechnens.

Voraussetzung: Ein Grundstudium der Informatik wie Betriebssysteme oder Architekturen oder Programmiererfahrung.

Frühling, 3 Credits, Briefnote

AMS 531: Laborrotationen und Journal Club in Computational Biology

Dies ist ein zweisemestriges Studium, in dem im ersten Jahr Ph.D. Studierende verbringen mindestens 8 Wochen in jedem der drei verschiedenen Labore, die aktiv an der Forschung der teilnehmenden Fakultät für Computerbiologie teilnehmen. Am Ende jeder Rotation präsentieren die Studierenden ihre Laboraktivitäten und Leistungen. Das Hauptziel von Rotationen ist es, den Studierenden bei der Auswahl eines Forschungsberaters und den Fakultätsmitgliedern bei der Auswahl der Studierenden zu helfen. Die Einschreibung zum AMS 531 erfolgt sowohl im Herbst- als auch im Frühjahrssemester des ersten Jahres.

0-3 Credits, S/U-Benotung, können für Credits wiederholt werden.

AMS 532: Laborrotationen und Journal Club in Computational Biology

Das Ziel dieses Kurses ist es, dass die Studierenden kritische Lese- und Analysefähigkeiten durch Diskussionen von Literatur im Bereich der Computerbiologie verbessern. Die Teilnehmer sind abwechselnd ein "Diskussionsleiter", der die Gruppe informell durch ein von Experten begutachtetes Manuskript führt, das alle Journal Club-Mitglieder vor dem Treffen lesen müssen. Die Treffen im Frühjahrssemester umfassen das Personentraining (IPT) in Responsible Conduct of Research and Scholarship (RCRS) zu Themen wie (1) Integrität in der Wissenschaft, (2) wissenschaftliches Fehlverhalten, (3) Mentoring, (4) Eigenverantwortung und Autorenschaft, (5) Plagiat, (6) Datenmanagement, (7) Journalismus und Wissenschaft, (8) Menschen und (9) Versuchstiere.

0-1 Credits, S/U-Benotung, können für Credits wiederholt werden.

AMS 533: Algorithmen und Modellbau

Ein eingehender Überblick über viele der Schlüsseltechniken, die in verschiedenen Aspekten der Computerbiologie verwendet werden. Ein Hauptaugenmerk dieser Klasse liegt auf der erfolgreichen Formulierung einer Aussage des zu lösenden Problems und wie diese Formulierung bei der Auswahl des am besten geeigneten Berechnungsansatzes helfen kann. Beispiele werden aus einem breiten Spektrum von Problemen der Biologie gezogen, darunter Molekularmodellierung, biochemische Reaktionsnetzwerke, Mikroskopie und Systembiologie. Vorkenntnisse in Biologie sind nicht erforderlich.

AMS 534: Einführung in die Systembiologie

Dieser Kurs ist darauf ausgerichtet, grundlegende Konzepte und Rechenfähigkeiten in der Systembiologie zu vermitteln. Der Kurs konzentriert sich auf zwei wichtige Programmiersprachen: Matlab für Modellierungsanwendungen und die Sprache R für statistische Analysen und Sequenzmanipulation.

Frühling, 3 Credits, Briefnote

AMS/CHE 535: Computergestützte Strukturbiologie

Dieser Kurs bietet eine Einführung in die Computergestützte Strukturbiologie mit Anwendung auf das Arzneimitteldesign. Methoden und Anwendungen, die Berechnungen verwenden, um biologische Systeme zu modellieren, die an menschlichen Krankheiten beteiligt sind, werden hervorgehoben. Der Kurs zielt darauf ab, kollaboratives Lernen zu fördern und besteht aus Präsentationen des Dozenten, der Gastdozenten und der Kursteilnehmer mit dem Ziel, wichtige Methoden, Themen und Arbeiten mit Relevanz für die Computergestützte Strukturbiologie zusammenzufassen. Dieser Kurs wird sowohl als CHE 535 als auch als AMS 535 angeboten.

Herbst, 0-3 Credits, Briefnote

AMS 536: Molekulare Modellierung biologischer Moleküle

Dieser Kurs richtet sich an Studenten, die praktische Erfahrungen mit der Modellierung biologischer Moleküle auf atomarer Ebene sammeln möchten. In Verbindung mit den individuellen Interessen können Softwarepakete Molecular Mechanics, Molecular Dynamics, Monte Carlo, Docking (virtuelles Screening) oder Quantum Mechanics verwendet werden, um relevante biologische Systeme zu untersuchen. Die Projekte umfassen Einrichtung, Ausführung und Analyse. Die Kursteilnehmer werden Literaturpräsentationen zu den durchgeführten Simulationen halten und ein abschließender Projektbericht wird angefordert. Kenntnisse in Unix (Linux) sind wünschenswert.

Frühling, 0-3 Credits, Briefnote

AMS 537: Dynamische Modelle der Genregulation und biologischen Musterbildung

Dies ist ein Aufbaustudiengang in der grundlegenden Theorie der genetischen Funktion und der biologischen Musterbildung in der Tierentwicklung. Der Kurs behandelt dynamische (manchmal als "physiologische" bezeichnete) Modelle dieser Prozesse auf verschiedenen mathematischen Ebenen. Biologisch liegt der Schwerpunkt auf E. coli und der Fruchtfliege Drosophila, mit einer sorgfältigen Diskussion wichtiger experimenteller Ergebnisse für Nicht-Fachleute. Wir werden die Verwendung sowohl deterministischer als auch stochastischer Differentialgleichungen untersuchen, um grundlegende wissenschaftliche Probleme zu lösen, wie die Phagen-Lambda-Lyse/Lysogenie-Entscheidung, das Engineering künstlicher Genschaltkreise und die Bestimmung und Regulierung des morphogenetischen Feldes in der Tierentwicklung, insbesondere der Segmentierung Feld in Drosophila.

Spring, 3 Credits, Letter grade, x-Liste mit PHY/CHE 559

AMS 539: iPQB-Einführung in die physikalische und quantitative Biologie

Dieser Kurs ist eine Seminarreihe, die vom Laufer Center for Physical and Quantitative Biology organisiert wird und sich an alle angehenden Doktoranden richtet, die an der Forschung in der computergestützten, mathematischen oder physikalischen Biologie interessiert sind. Jedes Seminar wird von einem anderen Fakultätsmitglied über seine Forschung gehalten und wird eine Reihe von Themen umfassen, darunter computergestützte Strukturbiologie, Genomik/Bioinformatik, metabolische und regulatorische Modellierung, computergestützte Zellbiologie und Evolutionsmodelle.

Herbst, 0-1 Credits, S/U-Einstufung

AMS XXX: Forschung oder ESL

Herbst, 3 Credits, Briefnote

BSB 515: Computergestützte Methoden in Biochemie und Strukturbiologie

Datenanalyse und Statistik mit der Programmierumgebung R, Sequenz- und grafische Analyse von Proteinen und Nukleinsäuren. Voraussetzung: Diese Klasse ist auf BSB-, HBM-, MCB-PhD- und HBH-Doktoranden im ersten Jahr beschränkt. Ausnahmen bedürfen der Zustimmung des Kursleiters.

CHE 504: Struktur und Reaktivität in der Organischen Chemie

Elektronische und stereochemische Theorien in Bezug auf organische Struktur und Reaktionen. Themen wie Bindung, Spannung, Aromatizität, MO-Theorie, molekulare Umlagerungen, pericyclische Reaktionen und Photochemie werden behandelt. Diese Lehrveranstaltung soll eine Wissensgrundlage für den Studienbeginn als Vorbereitung auf weiterführende Fächer in CHE 502 und CHE 503 vermitteln und ist komplementär zu CHE 501.

Herbst, 3 Credits, Briefnote

CHE 523: Chemische Thermodynamik

Eine rigorose Entwicklung der Grundlagen der Thermodynamik und ihre Anwendung auf eine Reihe von Systemen, die für Chemiker von Interesse sind, wie elektrochemische Zellen, Gase und homogene und heterogene Gleichgewichte. Eine Einführung in die statistische Mechanik wird ebenfalls enthalten sein.

Herbst, 1-3 Credits, Briefnote

CHE 528: Statistische Mechanik

Statistische Theorie von Gleichgewichtssystemen und Geschwindigkeitsprozessen. Ensembletheorie, räumliche und zeitliche Korrelationsfunktionen. Modellsysteme und Methoden zur Schätzung ihrer Eigenschaften. Entwickelt, um den Studierenden zu ermöglichen, die aktuelle Literatur zu verwenden, die sich mit der Anwendung der statistischen Mechanik auf Probleme in der Chemie befasst.

Frühling, 3 Credits, Briefnote

CHE 541: Biomolekulare Struktur und Analyse

Die Strukturen biologischer Makromoleküle und die Beziehung ihrer Struktur zur biologischen Funktion werden beschrieben. Die Methodik, die zur Untersuchung von Makromolekülen verwendet wird, wird ebenfalls diskutiert. Zu den Themen gehören chemische und physikalische Eigenschaften von Zell- und Gewebebestandteilen, darunter Kohlenhydrate, Lipide, Nukleinsäuren, Proteine ​​und Peptide. Voraussetzung: Fundierte Kenntnisse in physikalischer und organischer Chemie.

Herbst, 3 Credits, Briefnote

CHE 542: Chemische Biologie

Auf chemisch-biochemischer Ebene werden die Reaktivität und physiologische Funktion biologischer Makromoleküle und ihrer Cofaktoren beschrieben. Der Schwerpunkt dieses Kurses spiegelt die jüngsten Fortschritte in der chemischen Biologie wider. Mögliche Themen sind Katalysatoren, Reaktionsmechanismen, Korrelation zwischen dreidimensionaler Struktur und Reaktivität, Rezeptor-Ligand-Interaktionen in der extrazellulären und intrazellulären Signalübertragung, Proteinfaltung in vitro und in vivo.

Frühling, 3 Credits, Briefnote

CHE 543: Chemische Ansätze in der Biologie

Die Anwendung molekularer Konzepte und Methoden zur Lösung von Problemen in Biologie und Medizin. Der Kurs behandelt Methoden zur Aufklärung und Kontrolle biologischer Systeme. Mögliche Themen sind chemische Genomik, Metabolomik und Chemotherapeutika.

Herbst, 3 Credits, Briefnote

CSE 549: Computerbiologie

Dieser Kurs konzentriert sich auf aktuelle Probleme der Computerbiologie und Bioinformatik. Unser Schwerpunkt wird algorithmisch sein, auf der Entdeckung geeigneter kombinatorischer Algorithmusprobleme und der Techniken zu ihrer Lösung. Zu den Hauptthemen gehören DNA-Sequenz-Assembly, DNA/Protein-Sequenz-Assembly, DNA/Protein-Sequenzvergleich, Hybridisierungs-Array-Analyse, RNA- und Proteinfaltung und phylogenetische Bäume.

Voraussetzung: CSE 373 oder CSE 548 oder Zustimmung des Dozenten

Herbst, 3 Credits, Briefnote

BME 558/CHE 558/PHY 558: Physikalische und Quantitative Biologie

Dies ist ein Kurs über die quantitativen Prinzipien der physikalischen Biologie. Wir beschreiben die Natur der Kräfte, Energien und Entropien, die molekulare und zelluläre Systeme in ihren Gleichgewichtszustand treiben. Wir betrachten ein breites Anwendungsspektrum in Chemie, Biologie, Werkstofftechnik und Nanowissenschaften. Ziel dieses Kurses ist es, den Studierenden ein Verständnis dafür zu vermitteln, wie die Aktionen und das Verhalten von Materialien und biologischen Systemen aus ihren Bestandteilen (Atomen, Molekülen oder Zellen) entstehen. Themen dieses Kurses sind unter anderem: Zeit und Raum in Zellen Strukturelle Grundlagen der Biologie Molekulare Solvatation und Gittermodelle Chemisches Potential Diffusion Massenwirkung und stochastische chemische Kinetik Elektrostatik, Potentiale, Dipole, elektrochemische Potentiale Poisson-Boltzmann- und Born-Modelle Intermolekulare Potentiale und Kraftfelder Phasenübergänge Lattice und Ising Modelle Adsorption Bindung Polynome Bindungskooperativität Molekulare Maschinen Molekulare Motoren, Energieumwandlung und Transduktion Polymer Theorie Flory-Huggins Zufall Flüge Elastizität Helix-Coil-Theorie kürzere Übergänge Proteinfaltung Gleichgewicht Proteinfaltung Kinetik Sequenzraum Protein Evolution Protein Elastizität und Biologische Mechanik von Proteinen Biophysik der Zelle Proteomstabilitäten, Aggregation, Kinetik Genregulation Populations- und Evolutionsdynamik.

Herbst, 3 Credits, Briefnote

CHE 559/PHY 559: Systembiologie und Netzwerkdynamik

Dieser Kurs vermittelt die Grundlagen der Systembiologie. Zunächst diskutieren wir dynamische Eigenschaften chemischer und biochemischer Netzwerke, insbesondere in Zellen. Zweitens geben wir eine breite Einführung in die aufkommende Wissenschaft der Netzwerke, einschließlich des Internets, Transportsysteme, soziale Netzwerke wie Facebook, Netzwerke der Krankheitsausbreitung und andere. Wir wenden die an diesen Systemen erlernten Prinzipien auf die Netzwerke biochemischer Reaktionen in Zellen an. Unser Ziel ist es, die Studierenden darauf vorzubereiten, die Eigenschaften von Zellen und die Prinzipien für die Wirkstoffforschung der Zukunft besser zu verstehen. Themen dieses Kurses sind unter anderem: Physikalische Kinetik Diffusion/ Smoluchowskii Zufallsflüge Wartezeiten Poisson Brownsche Ratschen Chemische Kinetik Übergangszustände Stabilität, Bifurkationen, Musterentwicklung Rauschen in Zellen: intrinsische und extrinsische Rückkopplung Biologische Oszillatoren Rekurrenz, Periodenverdopplung, Chaos Netzwerke Topologien Gradverteilung, Betweenness Netzmodelle: Erdos-Renyi, skalenfrei, sozial, Watts-Strogatz, Agenten Robustheit, hochoptimierte Toleranz, Bowties, Epidemien Biologische Netzwerke: Protein-Protein-Netze, Regulations- und Stoffwechselnetze Bekannte biologische Schaltkreise und ihr Verhalten Wie sich Netzwerke entwickeln: Bevorzugte Bindung, Neuverdrahtung Machtgesetze Fluss durch Netzwerke Information und Kommunikation, Entropie Stoffwechselflussanalyse Künstliche und natürliche Selektion nach Merkmalen Darwinsche Evolution Populationsdynamik.

Spring, 3 Credits, Letter grade, x-list mit AMS 537

CHE 581: Departmental Research Seminar

Treffen, in denen sich Erstsemester über die Forschungsaktivitäten der Fakultät des Fachbereichs informieren.

CHE 603: Spezialthemen der Bioorganischen Chemie

Die Themen variieren je nach Interessen der Studierenden und Dozenten. Mögliche Themen sind die asymmetrische Synthese und die Naturstoffsynthese.

Herbst, 1-3 Credits, Letter grade, kann für Credits wiederholt werden.

CHE 607: Modernes Arzneimitteldesign & Delivery

Ein Seminarkurs zu modernen Aspekten und Ansätzen des Arzneimitteldesigns. Dieser Kurs kombiniert Präsentationen von Fakultäts- und Industrievertretern, um einen fachübergreifenden Blick auf die Entwicklung von Arzneimitteln zu bieten.


Abstrakt

Vier Katalysatoren, nämlich. 1,5,7-Triazabicyclo[4.4.0]dec-5-en (TBD), Kaliumbis(trimethylsilyl)amid (KHMDS), Kaliummethoxid (KOMe) und Kalium tert-Butoxid (KO-T-Bu), werden auf einen Weg mit geringer Toxizität zur (Poly)urethan/Harnstoff-Herstellung aus Carbonat/Carbamatestern gescreent. Aufgrund ähnlicher Kinetiken sind die katalytisch aktiven Spezies für KHMDS, KO-T-Bu, und KOMe wird als das Alkoxidanion RO – bezeichnet, abhängig von der R-Gruppe im Carbonat/Carbamat. Seine Aktivität ist viel höher als die von TBD. Computersimulationen für die MeO – -katalysierte Urethan/Harnstoff-Bildung wurden unter Verwendung der Dichtefunktionaltheorie durchgeführt. Die berechneten Aktivierungsenergien stimmen mit den experimentellen Ergebnissen der drei MeO – -basierten Katalysatoren überein. TBD und KOMe werden in der isocyanatfreien Polyharnstoff-Zubereitung durch Polykondensation aufgebracht. Auch hier zeigt KOMe eine höhere Effizienz als TBD.


Katalog 2021-2022

Engineering konzentriert sich auf die Lösung komplexer technologischer Probleme und im Fall des Molecular Engineering auf die Anwendung der Wissenschaft auf molekularer Ebene auf das Design fortschrittlicher Geräte und Systeme, Prozesse und Technologien. Die Pritzker School of Molecular Engineering (PME) ist führend in der Entwicklung fortschrittlicher molekularer Technologien, um drängende globale und gesellschaftliche Herausforderungen zu bewältigen, wie sie in den Bereichen Quantencomputer und Materialien, Krebsbehandlung, Wassernutzung und -reinigung, Energiespeicherung und Regenerative Medizin.

Studiengang Molecular Engineering

Der BS-Abschluss in Molekulartechnik bietet Studenten einen hochmodernen Lehrplan für Ingenieure, der auf einem soliden Fundament in Mathematik, Physik, Chemie und Biologie basiert. Die Kurse im Hauptfach zielen darauf ab, quantitatives Denken und Problemlösungsfähigkeiten zu entwickeln, um die technische Analyse biologischer, chemischer und physikalischer Systeme einzuführen und offene technologische Fragen in einem Spektrum von Disziplinen zu behandeln. Ziel ist es, Erfindung und Design zusammen mit Forschen und Entdecken als fruchtbare und sich ergänzende intellektuelle Aktivitäten vorzustellen.

Das Programm bereitet Studierende auf Führungspositionen in einer technologiegetriebenen Gesellschaft vor. Die Absolventen werden in die Lage versetzt, traditionelle Ingenieurwege in Forschung, Technologieentwicklung und Fertigung zu verfolgen oder ein weiterführendes Aufbaustudium in Bereichen wie Ingenieurwesen, Naturwissenschaften, Medizin, Wirtschaft oder Recht zu absolvieren. Andere Absolventen können die quantitativen und problemlösenden Fähigkeiten, die sie in ihrer Ausbildung zum Ingenieur erworben haben, erfolgreich für Karrieren in der technischen und Unternehmensberatung, im Finanzwesen, in der öffentlichen Politik oder im Unternehmertum nutzen.

Was ist neu in der Molekulartechnik 2021–22?

  • Der Quantum Track umfasst jetzt eine Zweiviertelsequenz in Intermediate Quantum Engineering (MENG 26100-26110), die ein ausgeklügeltes Verständnis der Quantenmechanik und ihrer Relevanz für Technologie und Ingenieurwesen entwickelt.
  • Studierende der Studiengänge Bioingenieurwesen und Chemieingenieurwesen haben die Möglichkeit, die Anforderungen von MATH 18600 für das Hauptfach zu erfüllen und können nach Zustimmung der Studiengangsleitung einen auf ihre individuellen Ziele zugeschnittenen Mathematikkurs belegen.

Wichtige Programmanforderungen

1. Ein starker und breiter Hintergrund in Mathematik, Physik, Chemie und Biologie. Für einen modernen Ingenieur ist es unerlässlich, über einen starken und breiten Hintergrund in den Naturwissenschaften zu verfügen, und der stark interdisziplinäre Charakter des Molekularen Ingenieurwesens erfordert eine Grundlage, die auf den mathematischen, physikalischen und biologischen Wissenschaften aufgebaut ist.

Abschluss in Mathematik, Chemie, und Physik-Kurse im ersten Jahr an der University of Chicago werden Studierenden, die sich für Spezialisierungen im Molecular Engineering interessieren (z. Fortgeschrittene Wahlfächer, Forschungs- und Designprojekte und andere Möglichkeiten, die über die erforderlichen Hauptstudien hinausgehen. Abschluss von mindestens MATH 18400 , CHEM 11300 und PHYS 13300 oder anerkannten Äquivalenten bis zum Ende des ersten Jahres ist Voraussetzung für die Arbeit im Studiengang Molecular Engineering im zweiten Studienjahr. Deswegen, alle Schüler mit Hauptfach Molekulartechnik wird dringend empfohlen, Mathematik, Chemie, und parallele Physikkurse im ersten Jahr an der Universität. Den Studierenden wird auch empfohlen, die Fächer Mathematik, Chemie und Physik auf dem höchsten Niveau zu beginnen, auf das sie vorbereitet sind, und ihre allgemeinbildenden Anforderungen so früh wie möglich abzuschließen.

Studierende, die im zweiten Jahr die Anforderungen in Mathematik, Chemie und Physik erfüllen, können im dritten und vierten Jahr das Hauptfach Molekulare Ingenieurwissenschaften abschließen, können aber möglicherweise keine fortgeschrittenen Ingenieursangebote nutzen.

2. Starten des Programms. Alle Studenten beginnen ihr Studium in Molecular Engineering mit der Einschreibung in MENG 21100 Principles of Engineering Analysis I, sobald sie die Voraussetzungen für Mathematik, Chemie und Physik erfüllt haben. Dieser Kurs wird nur im Herbstquartal angeboten. Die Studierenden werden ermutigt, diesen Kurs während ihres zweiten Studienjahres zu belegen, was ihnen den Zugang zu den neuen Nebenfächern und fortgeschrittenen Spezialisierungen in Molekulartechnik, erweiterten Wahlfächern, Forschungs- und Designprojekten und anderen Möglichkeiten ermöglicht, die über die erforderlichen Hauptfächer hinausgehen.

3. Grundlagen der Molekulartechnik. Alle Molecular Engineering-Majors belegen eine Reihe von fünf Kursen als Kohorte, die gemeinsame Fähigkeiten entwickeln, die für das Engineering auf atomarer, molekularer und Nanoskala unerlässlich sind.Zu diesen Kursen gehören MENG 21100-21200 Principles of Engineering Analysis I und II, die Modellbaufähigkeiten, angewandte mathematische Werkzeuge und Berechnungsmethoden vermitteln, die für die Lösung quantitativer Probleme in allen Ingenieurbereichen entscheidend sind, sowie MENG 21300 Engineering Quantum Mechanics, MENG 21400 Molecular Engineering Thermodynamik und MENG 21500 Molecular Engineering Transportphänomene.

4. Drei molekulare Engineering-Tracks.Eine weitere Stärke des Molecular Engineering-Programms besteht darin, dass die Studierenden einen von drei Studiengängen wählen – Bioingenieurwesen, Chemieingenieurwesen oder Quanteningenieurwesen –, um das Wissen in dem Bereich zu konzentrieren und zu vertiefen, der sie am meisten interessiert. Entworfen, um die Forschungs- und Ausbildungsthemen der Pritzker School of Molecular Engineering widerzuspiegeln, besteht jeder Track aus sechs Kursen, wie folgt:

  • Bioengineering-Track umfasst Kurse in organischer Chemie, Biochemie, quantitativer Physiologie, Systembiologie und Zelltechnik.
  • Studiengang Chemieingenieurwesen umfasst Kurse in organischer Chemie, Strömungsmechanik, Kinetik und Reaktionstechnik, Thermodynamik von Gemischen und Molekularmodellierung.
  • Quanten-Engineering-Track umfasst Kurse in Quantenmechanik und -technik, Elektrizität und Magnetismus, Optik, Elektrodynamik, Quantenberechnung und Laborinstrumentierung.

5. MENG 21800-21900 Engineering Design I-II (200-Einheiten-Schlusssteinsequenz). Der Designkurs ist eine Zweiviertelsequenz, die den Studenten beibringt, wie man Grundlagenwissenschaften und Ingenieurwissenschaften kombiniert, um offene, reale Herausforderungen zu meistern. Ingenieure aus der Industrie, den nationalen Labors und der akademischen Welt, einschließlich PME-Fakultäten und -Stipendiaten, schlagen reale Projekte vor, für die sie als Mentoren dienen. Die Studierenden arbeiten in den beiden Quartalen in kleinen Teams zusammen, um die unterschiedlichen technischen Herausforderungen zu bewältigen. Beispiele für aktuelle Designprojekte, die von Molecular Engineering-Majors durchgeführt wurden, umfassen die Entwicklung selbstreinigender Textilien, die mikrobielle Verunreinigungen photokatalytisch abbauen Kunststoffrecycling.

Der Designkurs dient auch als Vehikel, um andere ebenso wichtige nicht-technische Fähigkeiten zu vermitteln, darunter:

  • Problemidentifikation: Technologieanalyse, Wettbewerbsanalyse, Marktanalyse, Stakeholderanalyse, Produktdefinition
  • Auswirkungen des Projekts, einschließlich soziologischer und ingenieurwissenschaftlicher Ethik
  • Projektplanung
  • Projektökonomie: Kosten-, Wert-/Investitionsanalyse, Risikoanalyse und Anpassung
  • Prototyping, Versuchsdesign, Datenanalyse, Fehleranalyse
  • IP: Patentierung, Stand der Technik, Patentierbarkeit
  • Rechtliche und regulatorische Analyse
  • Vorschläge machen, präsentieren und berichten
  • Zusammenarbeit

6. Laborfähigkeiten und praktische Erfahrung. Molekularingenieure sollten die Fähigkeit entwickeln, ihr Wissen in Mathematik, Naturwissenschaften und Technik anzuwenden, um Experimente zu entwerfen und durchzuführen sowie Daten zu analysieren und zu interpretieren. Molecular Engineering Majors entwickeln diese Fähigkeiten durch Laborkomponenten, die mit den erforderlichen Kursen in den physikalischen und biologischen Wissenschaften verbunden sind, sowie Molecular Engineering-Kurse, einschließlich MENG 24100 Molecular Engineering Thermodynamics of Phasen Equilibria , MENG 24200 Molecular Transport Phenomena II: Fluid Flow and Convective Transport Processes , MENG 26200 Instrumentation Laboratory und optional MENG 23310 Immunoengineering Laboratory . Darüber hinaus wird Molecular Engineering-Studenten dringend ermutigt, fortgeschrittene Laborerfahrungen zu sammeln, indem sie grundständige Forschungsprojekte mit Fakultäten der PME, des Argonne National Laboratory oder der University of Chicago verfolgen.


NMR-Spektrometer

Mehrfachpulsexperimente und mehrdimensionale NMR

Bisher gilt alles Beschriebene für das grundlegende eindimensionale NMR-Experiment, bei dem das Kernspinsystem typischerweise einem 90°-Puls ausgesetzt und der FID gesammelt wird. In der Literatur existiert eine Vielzahl von Experimenten, die routinemäßig angewendet werden, um NMR-Eigenschaften wie Relaxationszeiten zu messen T1, T2, und T1ρ, die in einigen Fällen mit der Molekulardynamik in Verbindung gebracht werden können. Diese Experimente beinhalten die Verwendung mehrerer Pulse, die durch zeitlich variable Verzögerungen getrennt sind, und sie werden durch Pulsprogramme gesteuert, die in einer höheren Sprache geschrieben sind, um das Verständnis und die Modifikation zu erleichtern. Das Computersystem verfügt über eine Software, um die Daten zu interpretieren und die Relaxationszeiten unter Verwendung von Anpassungsroutinen der kleinsten Quadrate (sehen NMR-Pulssequenzen NMR-Relaxationsraten).

Solche Pulsprogramme werden auch verwendet, um andere spezielle eindimensionale Experimente wie die Sättigung oder Nichtanregung einer großen Lösungsmittelresonanz zu ermöglichen (diese unterscheiden sich darin, dass die erstere Methode auch NH- oder OH-Protonen in den untersuchten Molekülen durch den Mechanismus der chemischen Austausch) (sehen Methoden zur Lösungsmittelunterdrückung in der NMR-Spektroskopie) oder die Messung von NOE-Effekten, die häufig verwendet werden, um zwischen isomeren Strukturen zu unterscheiden oder um Abschätzungen von Internuklearabständen bereitzustellen (sehen Nuklearer Overhauser-Effekt). Pulsprogramme werden auch zum Messen von NMR-Spektren von anderen Kernen als 1 H und manchmal verwendet, um die Konnektivität zwischen Protonen und dem Heteronukleus zu untersuchen. In diesem Fall können Pulse oder Bestrahlung sowohl auf den Heteronukleus- als auch auf den 1 H-Kanal im selben Experiment angewendet werden. Am häufigsten wird die 13 C-NMR verwendet, bei der alle Spin-Spin-Kopplungen zwischen den 13 C-Kernen und den 1 H-Kernen durch Entkopplung beseitigt werden (siehe den vorherigen Text). Dabei werden alle 1 H-Frequenzen breitbandig bestrahlt, während das 13 C-Spektrum beobachtet wird. Alternativ ist es möglich, den Effekt der Breitbandentkopplung effizienter zu erzielen, indem eine Impulsfolge an das 1 H-System angelegt wird, was als zusammengesetzte Impulsentkopplung bekannt ist.

In jüngerer Zeit wurde eine ganze Reihe von Experimenten entwickelt, die niederempfindliche Kerne wie 13 C oder 15 N indirekt über ihre Spinkopplungskonnektivität zu Protonen im Molekül nachweisen. Dies beinhaltet eine Reihe von Pulsen sowohl auf 1 H als auch auf dem Heteronukleus, ermöglicht jedoch eine Detektion mit der viel höheren Empfindlichkeit von 1 H-NMR. Für solche „indirekten Nachweis“-Experimente wurden spezielle Sonden entwickelt, bei denen die 1 H-Spule nahe an der Probe und die heteronukleare Spule außerhalb davon platziert wird, die entgegengesetzte oder „inverse Geometrie“ zu einer standardmäßigen heteronuklearen Nachweissonde.


Schnelle geistige Verjüngung: Experimentelles Medikament kehrt den altersbedingten kognitiven Rückgang innerhalb von Tagen um

Laut einer neuen Studie von Wissenschaftlern der UC San Francisco können nur wenige Dosen eines experimentellen Medikaments den altersbedingten Rückgang des Gedächtnisses und der geistigen Flexibilität bei Mäusen umkehren. Das Medikament namens ISRIB hat bereits in Laborstudien gezeigt, dass es die Gedächtnisfunktion Monate nach einem Schädel-Hirn-Trauma (SHT) wiederherstellt, kognitive Beeinträchtigungen beim Down-Syndrom umkehrt, lärmbedingten Hörverlust verhindert, bestimmte Arten von Prostatakrebs bekämpft und sogar verbessert Wahrnehmung bei gesunden Tieren.

In der neuen Studie, erschienen am 1. Dezember 2020, im Open-Access-Journal eLife, zeigten die Forscher bei alten Mäusen eine schnelle Wiederherstellung jugendlicher kognitiver Fähigkeiten, begleitet von einer Verjüngung von Gehirn- und Immunzellen, die dazu beitragen könnte, Verbesserungen der Gehirnfunktion zu erklären.

Ein Kryo-Elektronenmikroskop-Rendering eines ISRIB-Moleküls. Bildnachweis: Adam Frost-Labor

„Die extrem schnellen Wirkungen von ISRIB zeigen zum ersten Mal, dass ein wesentlicher Bestandteil altersbedingter kognitiver Verluste durch eine Art reversibler physiologischer „Blockade“ und nicht durch einen dauerhafteren Abbau verursacht werden kann“, sagte Susanna Rosi, PhD, Lewis and Ruth Cozen Chair II und Professor in den Abteilungen für Neurologische Chirurgie und für Physikalische Therapie und Rehabilitationswissenschaft.

„Die Daten deuten darauf hin, dass das gealterte Gehirn nicht, wie allgemein angenommen, dauerhaft wesentliche kognitive Fähigkeiten verloren hat, sondern dass diese kognitiven Ressourcen noch vorhanden sind, aber irgendwie blockiert wurden, gefangen in einem Teufelskreis aus zellulärem Stress“, fügte Peter Walter hinzu. PhD, Professor am Department of Biochemistry and Biophysics der UCSF und Ermittler des Howard Hughes Medical Institute. „Unsere Arbeit mit ISRIB zeigt einen Weg, diesen Kreislauf zu durchbrechen und kognitive Fähigkeiten wiederherzustellen, die im Laufe der Zeit abgeriegelt wurden.“

Könnte ein Neustart der zellulären Proteinproduktion der Schlüssel zum Altern und anderen Krankheiten sein?

Walter hat für seine jahrzehntelangen Studien zu zellulären Stressreaktionen zahlreiche wissenschaftliche Preise gewonnen, darunter den Breakthrough-, Lasker- und Shaw-Preis. ISRIB, das 2013 in Walters Labor entdeckt wurde, funktioniert, indem es die Proteinproduktionsmaschinerie der Zellen neu startet, nachdem sie durch eine dieser Stressreaktionen gedrosselt wurde – ein zellulärer Qualitätskontrollmechanismus namens integrierte Stressreaktion (ISR ISRIB steht für ISR InhiBitor).

Peter Walter, PhD. Bildnachweis: Elisabeth Fall

Der ISR erkennt normalerweise Probleme mit der Proteinproduktion in einer Zelle – ein potenzielles Zeichen für eine Virusinfektion oder krebsfördernde Genmutationen – und reagiert, indem er die Proteinsynthesemaschinerie der Zelle bremst. Dieser Sicherheitsmechanismus ist entscheidend, um sich schlecht benehmende Zellen auszusondern, aber wenn er in einem Gewebe wie dem Gehirn an der Position feststeckt, kann er zu ernsthaften Problemen führen, da Zellen die Fähigkeit verlieren, ihre normalen Aktivitäten auszuführen, haben Walter und Kollegen herausgefunden.

Insbesondere jüngste Tierstudien von Walter und Rosi, die durch die frühe philanthropische Unterstützung der Rogers Family Foundation ermöglicht wurden, haben eine chronische ISR-Aktivierung mit den anhaltenden kognitiven und Verhaltensdefiziten bei Patienten nach SHT in Verbindung gebracht, indem gezeigt wurde, dass bei Mäusen kurze ISRIB Behandlung kann die ISR neu starten und die normale Gehirnfunktion fast über Nacht wiederherstellen.

Die kognitiven Defizite bei SHT-Patienten werden oft mit vorzeitigem Altern verglichen, was Rosi und Walter zu der Frage veranlasste, ob der ISR auch ein rein altersbedingter kognitiver Verfall zugrunde liegen könnte. Es ist bekannt, dass das Altern die zelluläre Proteinproduktion im ganzen Körper beeinträchtigt, da sich die vielen Beleidigungen des Lebens anhäufen und Stressfaktoren wie chronische Entzündungen die Zellen abnutzen, was möglicherweise zu einer weit verbreiteten Aktivierung des ISR führt.

„Wir haben gesehen, wie ISRIB die Kognition bei Tieren mit Schädel-Hirn-Trauma wiederherstellt, was in vielerlei Hinsicht wie eine beschleunigte Version des altersbedingten kognitiven Verfalls ist“, sagte Rosi, Direktorin für neurokognitive Forschung an der UCSF Brain and Spinal Injury Center und Mitglied des UCSF Weill Institute for Neurosciences. "Es mag wie eine verrückte Idee erscheinen, aber die Frage, ob das Medikament die Symptome des Alterns selbst umkehren könnte, war nur ein logischer nächster Schritt."

Verbessert die Kognition, steigert die Funktion von Neuronen und Immunzellen

In der neuen Studie trainierten Forscher unter der Leitung von Rosi Lab Postdoc Karen Krukowski, PhD, alten Tieren bei der Flucht aus einem wässrigen Labyrinth, indem sie eine versteckte Plattform finden, eine Aufgabe, die für ältere Tiere normalerweise schwer zu erlernen ist. Aber Tiere, die während des dreitägigen Trainingsprozesses kleine tägliche Dosen von ISRIB erhielten, konnten die Aufgabe ebenso wie jugendliche Mäuse erfüllen, viel besser als gleichaltrige Tiere, die das Medikament nicht erhielten.

Die Forscher testeten dann, wie lange diese kognitive Verjüngung anhielt und ob sie sich auf andere kognitive Fähigkeiten übertragen ließe. Einige Wochen nach der ersten ISRIB-Behandlung trainierten sie dieselben Mäuse, um den Weg aus einem Labyrinth zu finden, dessen Ausgang sich täglich änderte – ein Test der mentalen Flexibilität für alte Mäuse, die wie Menschen dazu neigen, immer mehr in ihren Wegen stecken zu bleiben. Die Mäuse, die drei Wochen zuvor eine kurze ISRIB-Behandlung erhalten hatten, zeigten noch ein jugendliches Niveau, während unbehandelte Mäuse weiterhin zu kämpfen hatten.

Susanna Rosi, PhD. Bildnachweis: Susan Merrell

Um zu verstehen, wie ISRIB die Gehirnfunktion verbessern könnte, untersuchten die Forscher die Aktivität und Anatomie von Zellen im Hippocampus, einer Gehirnregion mit einer Schlüsselrolle beim Lernen und Gedächtnis, nur einen Tag nachdem Tieren eine Einzeldosis ISRIB verabreicht wurde. Sie fanden heraus, dass gemeinsame Signaturen der neuronalen Alterung buchstäblich über Nacht verschwanden: Die elektrische Aktivität der Neuronen wurde lebhafter und reagierte auf Stimulation, und die Zellen zeigten eine robustere Konnektivität mit Zellen um sie herum und zeigten gleichzeitig die Fähigkeit, stabile Verbindungen miteinander aufzubauen, die normalerweise nur gesehen werden bei jüngeren Mäusen.

Die Forscher untersuchen weiterhin genau, wie die ISR die Kognition bei Alterung und anderen Erkrankungen stört und verstehen, wie lange die kognitiven Vorteile von ISRIB anhalten können. Zu den Rätseln, die die neuen Erkenntnisse aufwerfen, gehört unter anderem die Entdeckung, dass ISRIB auch die Funktion der T-Zellen des Immunsystems verändert, die ebenfalls anfällig für altersbedingte Dysfunktionen sind. Die Ergebnisse deuten auf einen weiteren Weg hin, auf dem das Medikament die Kognition bei alten Tieren verbessern und Auswirkungen auf Krankheiten von Alzheimer bis hin zu Diabetes haben könnte, die mit einer erhöhten Entzündung durch ein alterndes Immunsystem in Verbindung gebracht werden.

„Das war für mich sehr aufregend, weil wir wissen, dass das Altern einen tiefgreifenden und anhaltenden Einfluss auf die T-Zellen hat und dass diese Veränderungen die Gehirnfunktion im Hippocampus beeinflussen können“, sagte Rosi. "Im Moment ist dies nur eine interessante Beobachtung, aber es gibt uns eine sehr spannende Reihe von biologischen Rätseln, die es zu lösen gilt."

Breite Effekte stehen beispielhaft für „Serendipity“ der Grundlagenforschung

Rosi und Walter wurden vom Neurowissenschaftler Regis Kelly, PhD, Executive Director des QB3-Biotech-Innovationszentrums der University of California, vorgestellt, nachdem Walters Studie aus dem Jahr 2013 gezeigt hatte, dass das Medikament die kognitiven Fähigkeiten bei gesunden Mäusen sofort zu verbessern schien. Für Rosi implizierten die Ergebnisse dieser Studie ein abgeschottetes kognitives Potenzial im Gehirn, das das Molekül irgendwie freisetzte, und sie fragte sich, ob dieser zusätzliche kognitive Schub Patienten mit neurologischen Schäden durch traumatische Hirnverletzungen zugute kommen könnte.

Die Labore haben sich zusammengetan, um die Frage an Mäusen zu untersuchen, und waren erstaunt, was sie fanden. ISRIB hat nicht nur einige der kognitiven Defizite bei Mäusen mit Schädel-Hirn-Trauma wettgemacht – es löschte sie. "Das war noch nie zuvor gesehen worden", sagte Rosi. „Das Mantra auf diesem Gebiet war, dass Hirnschäden dauerhaft sind – irreversibel. Wie könnte eine einzige Behandlung mit einem kleinen Molekül sie über Nacht verschwinden lassen?“

Weitere Studien zeigten, dass Neuronen im gesamten Gehirn von Tieren mit Schädel-Hirn-Trauma vom ISR gründlich blockiert werden. Wenn Sie ISRIB verwenden, um diese Bremsen zu lösen, können die Gehirnzellen sofort zu ihrem normalen Geschäft zurückkehren. In jüngerer Zeit zeigten Studien an Tieren mit sehr leichten wiederholten Hirnverletzungen – ähnlich wie Profisportler, die über viele Jahre viele leichte Gehirnerschütterungen erlitten haben –, dass ISRIB ein erhöhtes Risikoverhalten, das mit einer Schädigung der Selbstkontrollkreise im frontalen Kortex verbunden ist, umkehren kann.

„Darüber hinaus sind Karens neue Ergebnisse bei alternden Mäusen einfach erstaunlich. Es kommt nicht oft vor, dass man einen Medikamentenkandidaten findet, der so viel Potenzial und Versprechen aufweist“, fügte Walter hinzu. „Dieses Projekt zeigt auch die Kraft der UCSF-Community – Susanna und ich kannten uns nicht und lebten in verschiedenen Welten, bis Regis Kelly uns zusammenbrachte und diese starke Verbindung herstellte, die keiner von uns zuvor erkannt hatte.“

„Erstaunliche Durchbrüche wie dieser brauchen mehr als die Brillanz und die experimentellen Fähigkeiten von Susanna und Peter“, sagte Kelly. „Sie brauchen auch Spender wie die Rogers Family Foundation, die bereit sind, die Lücke zwischen großartiger Grundlagenforschung und Produkten zu schließen, die für die Gesellschaft von großem Nutzen sein könnten.“

ISRIB wurde von Calico, einem Unternehmen aus South San Francisco, Kalifornien, lizenziert, das die Biologie des Alterns erforscht, und die Idee, das ISR gezielt zur Behandlung von Krankheiten einzusetzen, wurde von vielen anderen Pharmaunternehmen aufgegriffen, sagt Walter.

Man könnte meinen, dass eine Störung des ISR, eines kritischen zellulären Sicherheitsmechanismus, mit Sicherheit schwerwiegende Nebenwirkungen haben würde, aber bisher haben die Forscher in all ihren Studien keine beobachtet. Dies ist wahrscheinlich auf zwei Faktoren zurückzuführen, sagt Walter. Erstens braucht es nur wenige Dosen von ISRIB, um eine ungesunde, chronische ISR-Aktivierung in einen gesünderen Zustand zurückzusetzen, danach kann es noch normal auf Probleme in einzelnen Zellen reagieren. Zweitens hat ISRIB praktisch keine Wirkung, wenn es auf Zellen angewendet wird, die das ISR in seiner stärksten Form aktiv einsetzen – zum Beispiel gegen eine aggressive Virusinfektion.

Beide Faktoren machen das Molekül natürlich viel weniger wahrscheinlich, negative Nebenwirkungen zu haben – und attraktiver als potenzielles Therapeutikum. „Es scheint fast zu schön, um wahr zu sein, aber mit ISRIB scheinen wir einen Sweet Spot für die Manipulation des ISR mit einem idealen therapeutischen Fenster gefunden zu haben“, sagte Walter.

Referenz: “Kleinmolekularer kognitiver Verstärker kehrt altersbedingten Gedächtnisverlust bei Mäusen um” von Karen Krukowski, Amber Nolan, Elma S. Frias, Morgane Boone, Gonzalo Ureta, Katherine Grue, Maria-Serena Paladini, Edward Elizarraras, Luz Delgado, Sebastian Bernales, Peter Walter und Susanna Rosi, 1. Dezember 2020, eLife.
DOI: 10.7554/eLife.62048

Autoren: Andere Autoren der Studie waren Amber Nolan, Elma S. Frias, Morgane Boone, Katherine Grue, Maria-Serena Paladini und Edward Elizarraras von UCSF und Gonzalo Ureta, Luz Delgado und Sebastian Bernales von Fundación Ciencia & Vida in Santiago, Chile . Bernales ist auch ein Mitarbeiter von Praxis Biotech, LLC.


Einführung

Lymphozytenfunktions-assoziiertes Antigen 1 (LFA-1), ein Integrin bestehend aus αL (CD11a) und β2 (CD18)-Untereinheiten, spielt mehrere Rollen in der T-Zell-Immunität [1]. Es spielt eine zentrale Rolle bei der T-Zell-Aktivierung, indem es kostimulatorische Signale erzeugt und die Bildung einer immunologischen Synapse (IS) an der Verbindungsstelle des T-Zell-Antigen-präsentierenden Zelle (APC)-Kontakts fördert. Es spielt auch eine wichtige Rolle bei der Migration von Effektor-T-Zellen zu den Infektions- und Entzündungsstellen, indem es die Transmigration dieser T-Zellen durch das Gefäßsystem unterstützt. Es ist auch an der Ausführung von Effektor-T-Zellfunktionen beteiligt, indem es die gesteuerte Abgabe von Effektormolekülen an spezifische Zielzellen lenkt [2]. Darüber hinaus ist LFA-1 an verschiedenen immunologischen Erkrankungen wie chronischen Entzündungen und Autoimmunerkrankungen beteiligt und wurde als Ziel für die Entwicklung von Medikamenten gegen diese Erkrankungen identifiziert [3], [4].

Wie bei anderen Integrinen wird die funktionelle Aktivität von LFA-1 durch eine Form der intrazellulären Signalgebung gesteuert, die als ‘inside-out’-Signalgebung bezeichnet wird [5], [6]. Wenn das ‘inside-out’-Signal durch die Interaktion spezifischer Rezeptoren mit ihren Liganden induziert wird, z sein Ligand, das interzelluläre Adhäsionsmolekül-1 (ICAM-1), wird durch seine Konformationsänderung und räumliche Neuordnung verstärkt.

Exosomen sind nanometrische Membranvesikel, die innerhalb von Zellen gebildet und in den extrazellulären Raum abgegeben werden [7]. Zuvor berichteten wir, dass gereinigte transgene CD8 + 2C TCR (Tg) T-Zellen Exosom-ähnliche Membranvesikel (eMVs) absorbieren, die aus Kulturüberständen künstlicher APCs gereinigt wurden, nämlich Drosophila (Dros) Zellen, die verschiedene Maus-Immunmoleküle exprimieren, die für APC benötigt werden Funktion und kultivierte dendritische Zelllinie (DC) [8], [9], [10]. Es wurde festgestellt, dass die eMV-Absorption durch 2C T-Zellen durch spezifische duale Rezeptor/Ligand-Wechselwirkungen von 2C TCR mit einem verwandten pMHC (L d /QL9 oder L d /p2Ca) plus LFA-1 mit ICAM-1 vermittelt wird.Darüber hinaus zeigen wir in dieser Studie, dass die Vesikel-Absorption auch intrazelluläre Signalkaskaden umfasst, die durch TCR-Triggerung initiiert werden und für die LFA-1-Aktivierung erforderlich sind.

Die chemische Genetik, ein Forschungsparadigma für die Verwendung kleiner chemischer Verbindungen, um Proteinfunktionen zu modifizieren, um den Phänotyp(en) von Zellen oder ganzen Organismen zu verändern, entwickelt sich zu einem leistungsstarken Werkzeug nicht nur zur Aufdeckung molekularer Mechanismen, die wichtigen biologischen Phänomenen zugrunde liegen, sondern auch zur Erforschung neue Therapeutika [11], [12]. Hochdurchsatz-Screening (HTS) ist ein Schlüsselelement chemisch-genetischer Ansätze und daher ist die Entwicklung von HTS-Plattformen mit einem innovativen Konzept, Einfachheit und statistischer Präzision entscheidend für erfolgreiche chemisch-genetische Studien. Hier stellen wir einen neuartigen Hochdurchsatz-Assay zur systematischen Untersuchung molekularer Mechanismen vor, die die TCR-vermittelte LFA-1-Aktivierung steuern. Da ex vivo gereinigte primäre T-Zellen zusammen mit in biologischen Membranen exprimierten physiologischen Liganden verwendet werden und dass einzelne Zellen in Assayproben durch Durchflusszytometrie abgefragt werden, zeichnet sich dieses HTS-System durch überlegene physiologische und therapeutische Relevanz, hohe Sensitivität und statistische Präzision aus.


Professor Johnjoe McFadden

Der Tuberkelbazillus (Mycobacterium tuberculosis) infiziert etwa ein Viertel der Weltbevölkerung und ist jährlich für drei Millionen Todesfälle verantwortlich. Der verwandte Krankheitserreger Mycobacterium bovis verursacht Krankheiten bei vielen Säugetieren und ist eine der Hauptursachen für wirtschaftliche Verluste bei Nutztieren, insbesondere bei Kühen.

Die mykobakterielle Forschung innerhalb der Microbial Sciences Group konzentriert sich auf das Verständnis der pathogenen Mechanismen, die es Mycobacterium tuberculosis ermöglichen, jedes Jahr etwa drei Millionen Todesfälle zu verursachen, die Identifizierung neuer Wirkstoffziele und die Entwicklung neuer Impfstoffe zur Behandlung der Krankheit.

Die meisten unserer Arbeiten verwenden einen systembiologischen Modellierungsansatz, der insbesondere auf den Stoffwechsel angewendet wird. Wir konstruierten das erste metabolische Modell des TB-Bazillus auf Genomskala und verwendeten das Modell, um den Stoffwechsel des Erregers sowohl im Labor (http://epubs.surrey.ac.uk/184899/) als auch in infizierten Zellen zu analysieren.

Folgende Projekte laufen:

  • Identifizierung der Stickstoffquelle und des Metabolismus von Mycobacterium tuberculosis während der intrazellulären Replikation. BBSRC-finanziert.
  • Entwicklung eines rekombinanten BCG-Impfstoffs und komplementärer Diagnostika zur TB-Kontrolle bei Rindern. BBSRC-finanziert
  • BBSRC Untersuchung stochastischer Variationen der Wachstumsrate als Mechanismus der Arzneimitteltoleranz bei Mycobacterium tuberculosis. BBSRC-finanziert.
  • Verbesserung der BCG-Impfung, um sie mit dem Hauttest kompatibel zu machen. Von der Gates-Stiftung finanziert.
  • Definition des metabolischen Phänotyps von intrazellulärem Mycobacterium tuberculosis. (PI, Dany Beste) MRC-finanziert.

SurreyFBA: Interaktives Tool für Computersimulationen von metabolischen Netzwerken auf Genomskala. (PI, Andrzej Kierzek), BBSRC-finanziert.

Meningokokkenforschung

Unsere Arbeit bestand darin, Virulenzmechanismen bei Neisseria meningitidis zu untersuchen mit dem Ziel, neue Impfstoffe zu entwickeln, die gegen alle Stämme schützen können. Zu den jüngsten Erfolgen unseres Labors zählen die Konstruktion eines metabolischen Modells der Meningokokken auf Genomskala und die Durchführung einer immunproteomischen Studie der Meningokokken.

Neisseria meningitidis-Zellen, wie durch Rasterelektronenmikroskopie gezeigt. Die Zellen treten meist paarweise auf und sind von einer wachsartigen Kapsel umgeben, die sie vor Immunangriffen schützt. Die meisten aktuellen Meningokokken-Impfstoffe erzeugen Antikörper gegen die Kapsel, die den Erreger abtötet. Gegen Meningokokken-Stämme der Gruppe B, die im Vereinigten Königreich die häufigste Ursache für bakterielle Meningitis sind, können jedoch keine Antikörper erzeugt werden. Die Arbeit in unserem Labor zielt darauf ab, alternative Angriffspunkte der Impfimmunität zu identifizieren.

Wenn Bakterien wie Mycobacterium tuberculosis mit einem Antibiotikum behandelt werden, überlebt ein sehr kleiner Teil, obwohl er genetisch mit der getöteten Population identisch ist. Persisters sind in diesem Video zu sehen, das das Wachstum von Mycobacterium smegmatis und das Abtöten mit einem Antibiotikum zeigt (4 Stunden). Abgetötete Zellen werden durch ihre Durchlässigkeit für einen fluoreszierenden Farbstoff angezeigt. Eine Zelle überlebt jedoch und kann nach Entfernung des Antibiotikums (nach 14 Stunden) wachsen. Die Zelle ist gegen das Antibiotikum genetisch nicht resistent, da bei erneuter Zugabe des Antibiotikums (nach 24 Stunden) alle nachkommenden Zellen abgetötet werden: Es handelt sich um einen Persister.

Diese „Persister“ sind ein großes Problem bei der Behandlung bakterieller Infektionen, insbesondere bei Tuberkulose, und wie sie es schaffen, die Exposition gegenüber Antibiotika zu überleben, ist ein Rätsel, das hier an der University of Surrey untersucht wird.

Mycobacterium smegmatis

Wenn Bakterien wie Mycobacterium tuberculosis mit einem Antibiotikum behandelt werden, überlebt ein sehr kleiner Teil, obwohl er genetisch mit der getöteten Population identisch ist. Persisters sind in diesem Video zu sehen, das das Wachstum von Mycobacterium smegmatis und das Abtöten mit einem Antibiotikum zeigt (4 Stunden). Abgetötete Zellen werden durch ihre Durchlässigkeit für einen fluoreszierenden Farbstoff angezeigt. Eine Zelle überlebt jedoch und kann nach Entfernung des Antibiotikums (nach 14 Stunden) wachsen. Die Zelle ist gegen das Antibiotikum genetisch nicht resistent, da bei erneuter Zugabe des Antibiotikums (nach 24 Stunden) alle nachkommenden Zellen abgetötet werden: Es handelt sich um einen Persister.

Diese „Persister“ sind ein großes Problem bei der Behandlung bakterieller Infektionen, insbesondere bei Tuberkulose, und wie sie es schaffen, die Exposition gegenüber Antibiotika zu überleben, ist ein Rätsel, das hier an der University of Surrey untersucht wird.

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Meine Veröffentlichungen

Veröffentlichungen

Der Co-Katabolismus mehrerer vom Wirt stammender Kohlenstoffsubstrate wird von Mycobacterium tuberculosis (Mtb) benötigt, um eine Tuberkulose-Infektion erfolgreich aufrechtzuerhalten. Die metabolische Plastizität dieses Pathogens und die Komplexität der metabolischen Netzwerke stellen jedoch ein großes Hindernis bei der Identifizierung der Knoten dar, die für therapeutische Interventionen am besten geeignet sind. Daher ist es wichtig, dass wir die metabolischen Phänotypen von Mtb unter verschiedenen Bedingungen definieren. Wir wendeten eine Stoffwechselflussanalyse mit stabilen Isotopen und Lipid-Fingerprinting an, um das metabolische Netzwerk von Mtb zu untersuchen, das langsam in unserem Steady-State-Chemostatsystem wächst. Wir zeigen, dass Mtb entweder Cholesterin oder Glycerin effizient co-metabolisiert, in Kombination mit zwei Kohlenstoff erzeugenden Substraten ohne jegliche Kompartimentierung des Stoffwechsels. Wir entdeckten, dass die Verteilung des Flusses zwischen dem TCA-Zyklus und dem Glyoxylat-Shunt in Kombination mit einem reversiblen Methylcitrat-Zyklus die kritischen Stoffwechselknoten sind, die der Ernährungsflexibilität von Mtb zugrunde liegen. Diese Ergebnisse liefern neue Einblicke in die metabolische Architektur, die Bakterien die Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Kohlenstoffsubstrate ermöglicht, und erweitern unser grundlegendes Wissen über den Methylcitrat-Zyklus und den Glyoxylat-Shunt.

Die Expression vieler Antigene, stimulatorischer Moleküle oder sogar Stoffwechselwege in Mykobakterien wie Mycobacterium bovisBCG oder M. smegmatis wurde durch die Entwicklung von Shuttle-Vektoren ermöglicht und mehrere rekombinante Impfstoffe wurden konstruiert. Die Genexpression in jedem dieser Systeme beruhte jedoch hauptsächlich auf der Auswahl natürlicher Promotoren, von denen erwartet wurde, dass sie das erforderliche Expressionsniveau durch Versuch und Irrtum bereitstellen. Um eine systematische Auswahl von Promotoren mit unterschiedlichen Stärken zu etablieren, haben wir durch fehleranfällige PCR des starken PL5-Promotors, der ursprünglich aus dem Mykobakteriophagen L5 stammt, eine Bibliothek mutagenisierter Promotoren erstellt. Diese Promotoren wurden stromaufwärts des verstärkten grün fluoreszierenden Protein-Reportergens und rekombinantem M kloniert. Es wurden Smegmatisbakterien mit einem breiten Spektrum von Fluoreszenzniveaus identifiziert. Ein Satz von Promotoren wurde ausgewählt und mit hohen (pJK-F8), mittleren (pJK-B7, pJK-E6, pJK-D6) oder niedrigen (pJK-C1) Promotorstärken in beiden M identifiziert. smegmatisandM. bovisBCG. Die Sequenzierung der Promotorregion zeigte, dass sie in allen ausgewählten Plasmiden stark modifiziert (6 bis 11 %) war. Um die Funktionalität des Systems zu testen, wurde gezeigt, dass zwei verschiedene Expressionsvektoren entsprechende Expressionsniveaus des Schistosoma mansoniantigen Sm29 in BCG ermöglichen. Der hier verwendete Ansatz kann verwendet werden, um Expressionsniveaus für synthetische und/oder systembiologische Studien oder für die Impfstoffentwicklung anzupassen, um die Immunantwort zu maximieren.

Lepra, verursacht durch Mycobacterium leprae, plagt die Menschheit seit Tausenden von Jahren und verursacht auch heute noch bei zwei bis drei Millionen Menschen Morbidität, Behinderung und Stigmatisierung. Obwohl eine wirksame Behandlung verfügbar ist, ist die Krankheitshäufigkeit seit Jahrzehnten annähernd konstant geblieben, so dass dringend neue Ansätze wie Impfstoffe oder neue Medikamente zur Kontrolle benötigt werden. Die Forschung wird jedoch durch die obligatorische intrazelluläre Lebensweise des Erregers und die Tatsache, dass er nie in vitro gezüchtet wurde, behindert. Folglich bleiben trotz der Verfügbarkeit seiner vollständigen Genomsequenz grundlegende Fragen zur Biologie des Erregers, wie etwa seines Stoffwechsels, weitgehend unerforscht. Um den Metabolismus des Leprabazillus mit dem langfristigen Ziel zu untersuchen, ein Medium zu entwickeln, um den Erreger in vitro zu züchten, haben wir ein in silico Genom-Scale metabolisches Modell des Bazillus, GSMN-ML, rekonstruiert. Das Modell wurde verwendet, um die Wachstums- und Biomasseproduktionsfähigkeiten des Pathogens mit einer Reihe von Nährstoffquellen wie Aminosäuren, Glucose, Glycerin und metabolischen Zwischenprodukten zu untersuchen. Wir verwendeten das Modell auch, um RNA-seq-Daten von M. leprae zu analysieren, die in den Fußballen von Mäusen gezüchtet wurden, und führten eine differenzielle Produzierbarkeitsanalyse durch, um Stoffwechselwege zu identifizieren, die während des intrazellulären Wachstums des Pathogens aktiv zu sein scheinen, darunter Wege für den zentralen Kohlenstoffmetabolismus, Cofaktor, Lipide, Aminosäuren, Nukleotide und Zellwandsynthese. Das GSMN-ML-Modell ist daher ein nützliches In-silico-Tool, das verwendet werden kann, um den Stoffwechsel des Lepra-Bazillus zu untersuchen, funktionelle genomische experimentelle Daten zu analysieren, Vorhersagen über Nährstoffe zu treffen, die für das Wachstum des Bazillus in vitro erforderlich sind, und um neue Wirkstoffziele zu identifizieren.

Mycobacterium tuberculosis infiziert ein Drittel der Weltbevölkerung. Auf eine primäre Tuberkulose mit aktiver schneller bakterieller Replikation folgt häufig eine asymptomatische latente Tuberkulose, die durch langsame oder nicht replizierende Bakterien gekennzeichnet ist. Eine Reaktivierung der latenten Infektion mit Rückschaltung auf eine aktive bakterielle Replikation kann zu einer postprimären übertragbaren Tuberkulose führen. Mykobakterielle Mechanismen, die an einem langsamen Wachstum oder einer Veränderung der Wachstumsrate beteiligt sind, bieten rationale Ziele für die Entwicklung neuer Medikamente gegen anhaltende mykobakterielle Infektionen. Unter Verwendung einer Chemostat-Kultur zur Kontrolle der Wachstumsrate haben wir eine Transposon-Mutantenbibliothek durch Transposon-Site-Hybridisierung (TraSH)-Selektion gescreent, um die genetischen Voraussetzungen für ein langsames und schnelles Wachstum von Mycobacterium bovis (BCG) und für die Anforderungen an eine Änderung der Wachstumsrate zu definieren. Wir identifizierten 84 Gene, die ausschließlich für langsames Wachstum (69 Stunden Verdopplungszeit) benötigt werden, und 256 Gene, die für den Wechsel von langsamem zu schnellem Wachstum benötigt werden. Um diese Ergebnisse zu validieren, führten wir Experimente mit einzelnen M. tuberculosis- und M. bovis BCG-Knockout-Mutanten durch. Wir haben gezeigt, dass die Kontrolle der Wachstumsrate ein sorgfältig orchestrierter Prozess ist, der einen bestimmten Satz von Genen erfordert, die für mehrere Virulenzdeterminanten, Genregulatoren und Stoffwechselenzyme kodieren. Der mce1-Locus scheint eine Komponente der Umstellung auf eine langsame Wachstumsrate zu sein, was mit der vorgeschlagenen Rolle bei der Virulenz von M. tuberculosis übereinstimmt. Diese Ergebnisse legen neue Perspektiven für die Aufklärung der Mechanismen nahe, die am Wechsel zwischen akuten und persistierenden TB-Infektionen beteiligt sind, und bieten eine Möglichkeit, Aspekte dieses wichtigen Phänomens in vitro zu untersuchen.

Die Systembiologie hat zahlreiche Ansätze zur mechanistischen Modellierung molekularer Netzwerke in der Zelle und ein Erbe an Modellen etabliert. Die gegenwärtige Grenze ist die Integration von Modellen, die in verschiedenen Formalismen ausgedrückt werden, um die Herausforderung der Multiskalen-Organisation biologischer Systeme anzugehen. Wir präsentieren die MUFINS-Software, die eine einzigartige Reihe von Ansätzen für die Multiformalismus-Simulation von Interaktionsnetzwerken implementiert. Wir erweitern das Constraint-Based-Modeling (CBM) Framework durch den Einbau von linearen Inhibitions-Constraints, was zum ersten Mal die lineare Modellierung von Netzwerken ermöglicht, die gleichzeitig Genregulation, Signalgebung und Gesamtzellstoffwechsel im Steady State beschreiben. Wir präsentieren einen Anwendungsfall, bei dem ein logisches Hypergraph-Modell eines regulatorischen Netzwerks durch lineare Einschränkungen ausgedrückt und in ein Genome Scale Metabolic Network (GSMN) von Mausmakrophagen integriert wird. Wir validieren experimentell Vorhersagen und demonstrieren die Anwendung unserer Software in einem iterativen Zyklus der Hypothesengenerierung, Validierung und Modellverfeinerung. MUFINS beinhaltet eine erweiterte Version unseres Quasi-Steady-State-Petri-Net-Ansatzes zur Integration dynamischer Modelle mit CBM, die wir durch ein dynamisches Modell der Cortisol-Signalgebung, das in das menschliche Recon2 GSMN integriert ist, und ein Modell der Nährstoffdynamik in physiologischen Kompartimenten demonstrieren. Schließlich implementieren wir eine Reihe von Methoden zur Ableitung von Stoffwechselzuständen aus

omics-Daten, einschließlich unserer neuen Variante des iMAT-Kongruenzansatzes. Wir vergleichen unseren Ansatz mit iMAT durch die Analyse von 262 individuellen Tumortranskriptomen, wodurch Merkmale der metabolischen Reprogrammierung bei Krebs wiederhergestellt werden. Die Software bietet eine grafische Benutzeroberfläche mit Netzwerkvisualisierung, die die Verwendung durch Forscher erleichtert, die keine Erfahrung mit Codierungs- und mathematischen Modellierungsumgebungen haben.

Die Regeln des Lebens zu verstehen ist eines der wichtigsten wissenschaftlichen Unterfangen und hat sowohl die Biologie als auch die Biotechnologie revolutioniert. Bemerkenswerte Fortschritte bei den Beobachtungstechniken ermöglichen es uns, ein breites Spektrum komplexer und dynamischer biologischer Prozesse zu untersuchen, bei denen lebende Systeme das Quantenverhalten nutzen könnten, um biologische Funktionen zu verbessern und zu regulieren. Neuere Erkenntnisse deuten darauf hin, dass diese nicht trivialen quantenmechanischen Effekte eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung des Nichtgleichgewichtszustands biomolekularer Systeme spielen können. Quantenbiologie ist das Studium solcher Quantenaspekte lebender Systeme. In diesem Aufsatz fassen wir die neuesten Fortschritte in der Quantenbiologie zusammen, einschließlich der Bereiche enzymkatalysierte Reaktionen, Photosynthese, spinabhängige Reaktionen, DNA, fluoreszierende Proteine ​​und Ionenkanäle. Viele dieser Ergebnisse sollen grundlegende Bausteine ​​zum Verständnis der Lebensregeln sein.

Bemühungen, Kohlenstoff-Nanoröhrchen (CNTs) als Nanovehikel für eine präzise und kontrollierte Wirkstoff- und Genabgabe sowie als Marker für die biomedizinische In-vivo-Bildgebung zu entwickeln, werden derzeit durch Unsicherheiten hinsichtlich ihrer zellulären Aufnahme, ihres Verbleibs im Körper und ihre Sicherheit. Alle diese Prozesse werden wahrscheinlich durch die Reinheit der CNT-Präparation sowie die Größe und Konzentration der verwendeten CNTs beeinflusst, Parameter, die in biologischen Experimenten oft schlecht kontrolliert werden. Es wird hier gezeigt, dass unter den experimentellen Bedingungen von Standardtransfektionsverfahren DWNTs von kultivierten Zellen aufgenommen werden, aber dann nach 24 h ohne erkennbare Stressreaktion freigesetzt werden. Die Ergebnisse unterstützen den potenziellen therapeutischen Einsatz von CNTs in vielen biomedizinischen Settings, wie beispielsweise der Krebstherapie.

Die durch Mycobacterium bovis verursachte Rindertuberkulose (BtB) bleibt ein großes Problem sowohl in den Industrie- als auch in den Entwicklungsländern. Die Kontrolle von BtB erfolgt im Vereinigten Königreich durch Testen und Schlachten infizierter Tiere, hauptsächlich basierend auf dem Tuberkulin-Hauttest (ppD). Die Impfung mit dem abgeschwächten Stamm des M. bovis-Erregers BcG wird derzeit wegen der unterschiedlichen Wirksamkeit und der Beeinträchtigung des PPD-Tests nicht zur Bekämpfung der Rindertuberkulose bei Rindern eingesetzt. Diagnostische Tests, die in der Lage sind, infizierte von geimpften Tieren (DIVA) zu unterscheiden, wurden entwickelt, die Immunantworten auf M. bovis-Antigene nachweisen, die in BCG fehlen, aber diese sind zu teuer und zu empfindlich, um weltweit zur BtB-Kontrolle verwendet zu werden. Um diese Probleme anzugehen, wollten wir einen synergistischen Impfstoff und einen diagnostischen Ansatz entwickeln, der die Impfung von Rindern ermöglicht, ohne die konventionelle ppD-basierte Überwachung zu beeinträchtigen. Der Ansatz bestand darin, den Pool von M. bovis-Antigenen zu erweitern, die als DiVA-Targets verwendet werden könnten, indem antigene Proteine ​​identifiziert wurden, die aus BcG deletiert werden konnten, ohne die Persistenz und Schutzwirkung des Impfstoffs bei Rindern zu beeinträchtigen. Mittels Transposon-Mutagenese identifizierten wir Gene, die für die Persistenz in Rinderlymphknoten essentiell und nicht-essentiell waren. Wir inaktivierten dann ausgewählte immunogene, aber nicht-essentielle Gene in BcG Danish, um einen diagnostisch kompatiblen Triple-Knock-out-BCG-TK-Stamm zu erzeugen. Die protektive Wirksamkeit von ΔBcG tK wurde an Meerschweinchen getestet, die experimentell mit M. bovis durch Aerosol infiziert wurden und als äquivalent zu Wildtyp-BcG gefunden wurden. Mit den antigenen Proteinen, die von den deletierten Genen kodiert werden, wurde ein ergänzender diagnostischer Hauttest entwickelt, der weder bei geimpften noch bei nicht infizierten Meerschweinchen kreuzreagierte. Diese Studie demonstriert die Funktionalität eines neuen und verbesserten BcG-Stamms, der seine Schutzwirkung beibehält, aber diagnostisch kompatibel mit einem neuartigen DIVA-Hauttest ist, der in Kontrollprogrammen eingesetzt werden könnte.

Trotz jahrzehntelanger Forschung bleiben viele Aspekte der Biologie von Mycobacterium tuberculosis unklar, und dies spiegelt sich in den veralteten Instrumenten wider, die zur Behandlung und Vorbeugung von Tuberkulose zur Verfügung stehen, und folglich bleibt diese Krankheit ein ernstes Problem der öffentlichen Gesundheit. Wichtige Entdeckungen, die den Stoffwechsel und die Pathogenese von M. tuberculosis in Verbindung bringen, haben das Interesse an diesem Forschungsgebiet erneut geweckt. Frühere experimentelle Studien beschränkten sich auf die Analyse einzelner Gene oder Enzyme, während neuere Fortschritte in der Computersystembiologie und experimentelle Hochdurchsatztechnologien nun die Untersuchung des Stoffwechsels im Genommaßstab ermöglichen. Hier diskutieren wir die Fortschritte bei der Anwendung von Ansätzen auf Systemebene zur Untersuchung des Stoffwechsels dieses wichtigen Pathogens. Die Informationen aus diesen Studien werden unseren Ansatz in der Tuberkuloseforschung grundlegend verändern und zu neuen Angriffspunkten für therapeutische Medikamente und Impfstoffe führen.

Trotz jahrzehntelanger Forschung bleiben viele Aspekte der Biologie von Mycobacterium tuberculosis unklar, was sich in den veralteten Instrumenten zur Behandlung und Vorbeugung von Tuberkulose widerspiegelt, und folglich bleibt diese Krankheit ein ernstes Problem der öffentlichen Gesundheit. Wichtige Entdeckungen, die den Stoffwechsel von M. tuberculosis und die Pathogenese in Verbindung bringen, haben das Interesse an diesem Forschungsgebiet geweckt. Frühere experimentelle Studien beschränkten sich auf die Analyse einzelner Gene oder Enzyme, während neuere Fortschritte in der Computersystembiologie und experimentellen Hochdurchsatztechnologien nun die Untersuchung des Stoffwechsels im Genommaßstab ermöglichen. In diesem Artikel diskutieren wir die Fortschritte bei der Anwendung von systemischen Ansätzen zur Untersuchung des Stoffwechsels dieses wichtigen Pathogens.

Ein Verständnis der Dynamik des Stoffwechselprofils einer Bakterienzelle wird durch eine dynamische Systemanalyse kinetischer Modelle angestrebt. Dieser Modellierungsformalismus beruht auf einer deterministischen mathematischen Beschreibung der Enzymkinetik und ihrer Metabolitenregulation. Es wird jedoch durch den Mangel an verfügbaren kinetischen Informationen stark behindert, was die Größe des modellierbaren Systems einschränkt.Darüber hinaus steht das dynamisch modellierbare Subsystem des metabolischen Netzwerks vor drei Problemen: wie man das Modell mit meist unvollständigen stationären Daten parametrisiert, wie man ein nun inhärent offenes System schließt und wie man die Auswirkungen auf Wachstum. In dieser Studie gehen wir diese Herausforderungen der kinetischen Modellierung an, indem wir auf Multi-Omics-Steady-State-Daten und ein metabolisches Netzwerkmodell auf Genomskala zurückgreifen. Wir verwenden diese, um Parameter zu generieren, die das Wissen, das in das metabolische Netzwerkmodell auf Genomskala eingebettet ist, in das bisher umfassendste kinetische Modell des zentralen Kohlenstoffmetabolismus von E. coli integrieren. Als Anwendung führten wir eine dynamische Systemanalyse des resultierenden angereicherten Modells durch. Dies zeigte die Bistabilität des zentralen Kohlenstoffmetabolismus und damit sein Potenzial, zwei unterschiedliche Stoffwechselzustände zu exprimieren. Da unsere modellinformierende Technik sicherstellt, dass beide stabilen Zustände durch die gleiche thermodynamisch erreichbare stationäre Wachstumsrate eingeschränkt sind, stellt die resultierende Bistabilität eine zeitliche Koexistenz der beiden Zustände dar und zeigt im weiteren Sinne die Entstehung einer phänotypisch heterogenen Population.

Persistenz, das Phänomen, bei dem eine kleine Subpopulation von Bakterienzellen die Sterilisation überlebt, verlängert die Antibiotikabehandlung und trägt zur Entwicklung einer genetischen Antibiotikaresistenz (AMR) bei. In dieser Studie führten wir Einzelzell-Tracking von Wildtyp- und High-Persister-Mutantenstämmen von Escherichia coli durch, um Faktoren zu identifizieren, die mit der Persistenz korrelieren. Wir fanden, wie erwartet, Persistenz korreliert mit langsamem Wachstum, aber auch mit kleiner Geburtsgröße. Wir untersuchten die intergenerationale (Mutter-Tochter) und intragenerationale (Schwester-Schwester) phänotypische Vererbung von Wachstumsparametern und stellten fest, dass der mutierte Phänotyp mit einer geringeren phänotypischen Vererbung einhergeht und identifizierten das dafür verantwortliche Gen, den Transkriptionsfaktor ydcI. Das Targeting von Signalwegen, die an der Persistenz beteiligt sind, könnte Ansätze zur Hemmung der Persistenz und der Entwicklung von AMR aufzeigen.

Mehrere Bewusstseinstheorien, die erstmals vor etwa einem Jahrzehnt beschrieben wurden, darunter die Theorie des bewussten elektromagnetischen Informationsfeldes (CEMI), behaupteten, dass das Substrat des Bewusstseins das elektromagnetische (EM) Feld des Gehirns ist. Diese Theorien wurden durch die Beobachtung in vielen verschiedenen Systemen veranlasst, dass synchrones neuronales Feuern, das kohärente EM-Felder erzeugt, ein starkes Korrelat von Aufmerksamkeit, Bewusstsein und Bewusstsein war. Als diese Theorien zum ersten Mal beschrieben wurden, gab es jedoch keine direkten Beweise dafür, dass synchrones Feuern tatsächlich funktionierte, sondern eher ein Epiphänomen der Gehirnfunktion. Darüber hinaus wäre jedes auf EM-Feldern basierende Bewusstsein ein „Geist in der Maschine“, es sei denn, das endogene EM-Feld des Gehirns ist auch in der Lage, das Feuern von Neuronen zu beeinflussen. Als diese Theorien erstmals beschrieben wurden, gab es wiederum nur indirekte Beweise dafür, dass das EM-Feld des Gehirns die Neuronenfeuerungsmuster im Gehirn beeinflusste. In diesem Artikel beschreibe ich neuere experimentelle Beweise, die zeigen, dass synchrones neuronales Feuern tatsächlich eine funktionelle Rolle im Gehirn spielt und dass das endogene EM-Feld des Gehirns an der Rekrutierung von Neuronen für synchron feuernde Netzwerke beteiligt ist. Die neuen Daten weisen auf eine neue und unbeachtete Form der neuronalen Kommunikation im Gehirn hin, die wahrscheinlich für alle Bewusstseinstheorien von Bedeutung sein wird. Ich beschreibe eine Erweiterung der CEMI-Feldtheorie, die diese jüngsten experimentellen Ergebnisse einbezieht und die Theorie mit der Hypothese „Kommunikation durch Kohärenz“ verbindet.

Brian D. Robertson und Brendan W. Wren

Die Verwendung von Kohlenstoff-Nanoröhrchen als Gen-Delivery-System wurde in den letzten Jahren aufgrund ihrer potenziellen Vorteile gegenüber viralen Vektoren intensiv untersucht. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen Kohlenstoffnanoröhren funktionalisiert werden, um mit wässrigen Medien kompatibel zu werden und das genetische Material zu binden. Um die besten Bedingungen für die Bindung von Plasmid-DNA zu ermitteln, vergleichen wir die Dispersionseigenschaften von ein-, doppel- und mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren (SWCNTs, DWCNTs bzw. MWCNTs), die mit einer Vielzahl von Tensiden durch nicht-kovalente Bindung funktionalisiert wurden. Die DNA-Bindungseigenschaften der funktionalisierten Kohlenstoffnanoröhren wurden untersucht und durch Elektrophorese verglichen. Darüber hinaus wurde eine Doppelschichtfunktionalisierungsmethode für die DNA-Bindung an SWCNTs entwickelt, die RNA-Wrapping nutzt, um die Nanoröhren und kationische Polymere als Brücke zwischen Nanoröhren und DNA zu solubilisieren.

Constraint-basierte Ansätze erleichtern die Vorhersage von zellulären Stoffwechselfähigkeiten, basierend auf Vorhersagen des Repertoires von Enzymen, die im Genom kodiert sind. Kürzlich wurden Genom-Annotationen verwendet, um metabolische Reaktionsnetzwerke auf Genomskala für zahlreiche Arten, einschließlich Homo sapiens, zu rekonstruieren, was Simulationen ermöglicht, die wertvolle Einblicke in Themen liefern, darunter Vorhersagen der Genessentalität von Krankheitserregern, Interpretation genetischer Polymorphismen bei metabolischen Krankheitssyndromen und Vorschläge für neue Ansätze zum mikrobiellen Stoffwechsel-Engineering. Diese auf Beschränkungen basierenden Simulationen werden in die Portale für die funktionelle Genomik integriert, eine Aktivität, die eine effiziente Implementierung der auf Beschränkungen basierenden Simulationen in der webbasierten Umgebung erfordert.

Zellwachstumsexperimente mit einem mikrofluidischen Gerät erzeugen großformatige Zeitraffer-Bilddaten, die wichtige Informationen über Zellwachstum und Muster in ihrer Genealogie enthalten. Um solche Informationen zu extrahieren, schlagen wir ein Schema vor, um Bakterienzellen automatisch zu segmentieren und zu verfolgen. Im Gegensatz zu den meisten veröffentlichten Ansätzen, die Segmentierung und Verfolgung oft in zwei unabhängige Verfahren aufteilen, konzentrieren wir uns auf die Entwicklung eines Algorithmus, der sich zwischen aufeinanderfolgenden Frames entwickelnde Zelleigenschaften beschreibt, indem Segmentierungs- und Tracking-Ergebnisse von einem Frame zum nächsten übertragen werden. Die Zellengrenzen werden durch Minimieren des Modells Distance Regularized Level Set Evolution extrahiert. Jede einzelne Zelle wurde identifiziert und verfolgt, indem Zellseptum und -membran identifiziert wurden sowie eine Trajektorienenergie-Minimierungsfunktion entlang von Zeitrafferreihen entwickelt wurde. Experimente zeigen, dass durch Anwendung dieses Schemas Zellwachstum und Zellteilung automatisch gemessen werden können. Die Ergebnisse zeigen die Effizienz des Ansatzes beim Testen an verschiedenen Datensätzen beim Vergleich mit anderen bestehenden Algorithmen. Der vorgeschlagene Ansatz zeigt ein großes Potenzial für die groß angelegte Analyse des Bakterienzellwachstums.

Einwandige Kohlenstoffnanoröhren (SWCNT) haben aufgrund ihrer außergewöhnlichen Eigenschaften, die ihre Verwendung für ein breites Anwendungsspektrum vorsehen, großes Interesse auf sich gezogen [physikalische Referenzeigenschaften]. Diese Eigenschaften werden jedoch durch die Chiralität der SWC-NTs gesteuert. Leider produzieren die bis heute verfügbaren Wachstumsprozesse SWCNTs mit unterschiedlichen Chiralitäten. Außerdem werden die SWCNTs zusammen mit relativ hohen Mengen an Verunreinigungen wie amorphem Kohlenstoff und metallischen Katalysatorpartikeln hergestellt. Tatsächlich bleibt die Reinigung und Manipulation problematisch, was einige der möglichen Anwendungen dieser Materialien behindert. In diesem Beitrag wird die Reinigung von SWCNTs mit biologischen Polymeren vorgestellt. Die Ergebnisse zeigten, dass DNA und UNA SWCNT effektiv von dem während des Wachstumsprozesses erhaltenen "Ruß" reinigen. Die Ergebnisse zeigen, wie effektiv total genomische UNA (tgRNA) SWCNT reinigt. Rasterkraftmikroskopie-Studien (AFM) zeigen, wie Nukleinsäuren sich um SWCNTs wickeln und RNA-CNT-Komposite bilden. Wenn eine RNA-CNT-Lösung auf einer hydrophilen Oberfläche getrocknet wird, findet man außerdem SWCNTs, die in einem selbstorganisierten zweidimensionalen UNA-Netzwerk liegen oder eingebettet sind. Die Verwendung von tgRNA ist nicht nur eine kostengünstige und effektive Methode zur Solubilisierung und Reinigung von CNTs, sondern bietet einen ersten Schritt zur Selbstorganisation von CNTs aus Lösung. Darüber hinaus könnten tgRNA-Netzwerke eine bequeme Methode sein, um einzelne RNA-funktionalisierte CNTs über eine Oberfläche elektrisch zu verbinden, was sich für RNA- oder DNA-Biosensoren als nützlich erweisen könnte.

In früheren Arbeiten habe ich die Theorie des bewussten elektromagnetischen Informationsfeldes (CEMI) beschrieben, die behauptete, dass das Substrat des Bewusstseins das elektromagnetische (EM) Feld des Gehirns ist. Ich erforsche diese Theorie hier weiter, indem ich die Eigenschaften und Dynamiken der Informationen untersuche, die der Bedeutung im Bewusstsein zugrunde liegen. Ich argumentiere, dass Bedeutung unter einem Bindungsproblem leidet, analog zu dem für die visuelle Wahrnehmung beschriebenen Bindungsproblem, und beschreibe, wie die gestalterischen (ganzheitlichen) Eigenschaften von Bedeutung dieses Bindungsproblem verursachen. Um die Rolle von Informationen in der bewussten Bedeutung zu verdeutlichen, unterscheide ich zwischen extrinsischen Informationen, die symbolisch und willkürlich sind, und intrinsischen Informationen, die strukturelle Aspekte des repräsentierten Objekts und dadurch einige Gestalteigenschaften des repräsentierten Objekts erhalten. Ich kontrastiere die Forderung nach einem Dekodierungsprozess, um Bedeutung aus extrinsischen Informationen zu extrahieren, während Bedeutung der Struktur der gestaltintrinsischen Information innewohnt und keine Dekodierung erfordert. Ich argumentiere dabei, dass bewusste Bedeutungen intrinsisch – als Gestaltinformationen – im Gehirn codiert werden müssen, um die Notwendigkeit eines entschlüsselnden Homunkulus zu vermeiden. Darüber hinaus identifiziere ich Felder als das einzige plausible Substrat für die Kodierung gestaltintrinsischer Informationen und argumentiere, dass das Bindungsproblem der Bedeutung nur gelöst werden kann, indem die Bedeutung in diesen feldbasierten Gestaltinformationen begründet wird. Ich untersuche mögliche Substrate für Gestaltinformationen im Gehirn und komme zu dem Schluss, dass das einzig plausible Substrat das CEMI-Feld ist.

Immer wenn eine genetisch homogene Population von Bakterienzellen Antibiotika ausgesetzt wird, überlebt ein winziger Teil der Zellen die Behandlung, das als bakterielle Persistenz bekannte Phänomen [G.L. Hobbyet al., Erw. Biol. Med. 50, 281–285 (1942) J. Bigger, The Lancet 244, 497–500 (1944)]. Trotz seiner biomedizinischen Relevanz ist der Ursprung des Phänomens noch unbekannt, und als seltene, phänotypisch resistente Subpopulation sind Persister bekanntermaßen schwer zu untersuchen und zu definieren. Mit computergestütztem Tracking zeigen wir, dass Persister bei der Geburt klein sind und sich langsam replizieren. Wir stellen auch fest, dass der Mutantenstamm von Escherichia coli mit hoher Persistenz, HipQ, mit dem Phänotyp der reduzierten phänotypischen Vererbung (RPI) assoziiert ist. Wir identifizieren das für RPI verantwortliche Gen ydcI, das einen Transkriptionsfaktor kodiert, und schlagen einen Mechanismus vor, bei dem der Verlust der phänotypischen Vererbung zu einer erhöhten Häufigkeit von Persistenzen führt. Diese Ergebnisse geben einen Einblick in die Erzeugung und Aufrechterhaltung phänotypischer Variation und bieten potenzielle Ziele für die Entwicklung therapeutischer Strategien, die die Persistenz bei bakteriellen Infektionen bekämpfen.

Neisseria meningitidis ist eine weltweite Ursache von Meningitis und Septikämie. Die Immunität gegen N. meningitidis umfasst sowohl angeborene als auch spezifische Mechanismen mit Abtötung durch bakterizide Aktivität im Serum und phagozytische Zellen. C-reaktives Protein (CRP) ist ein Akute-Phase-Serumprotein, das nachweislich dazu beiträgt, den Wirt vor mehreren bakteriellen Krankheitserregern zu schützen, die es durch die Bindung an Phosphorylcholin (PC) auf ihren Oberflächen erkennt. Pathogene Neisseria-Arten können eine phasenvariable PC-Modifikation auf Pili vom Typ 1 und 2 aufweisen. Wir haben gezeigt, dass CRP klassisch kalziumabhängig an behaarte Meningokokken binden kann. Die Bindung von CRP an Meningokokken war konzentrationsabhängig, von geringer Affinität und spezifisch für PC. CRP scheint als Opsonin für N. meningitidis zu wirken, da CRP-opsonisierte Bakterien eine erhöhte Aufnahme durch menschliche Makrophagen und Neutrophile zeigten. Weitere Untersuchungen zu den nachgelagerten Effekten von CRP-gebundenem N. meningitidis können uns zu einem besseren Verständnis der Meningokokken-Infektion führen und zu wirksameren therapeutischen Interventionen beitragen.

Polyethylenimin-beschichtete doppelwandige Kohlenstoffnanoröhren (DWCNTs) wurden für die duale Gen- und Wirkstoffabgabe verwendet, nachdem die DWCNTs mit dem Wirkstoff Chloroquin beladen wurden, einer lysosomotropen Verbindung, die das Entweichen aus dem lysosomalen Kompartiment fördern kann. Um dieses System zu optimieren, wurden verschiedene Formen der Funktionalisierung der DWCNTs untersucht. Sie umfassten das Testen verschiedener Behandlungen an DWCNTs, um die Beladung und Abgabe von Chloroquin zu optimieren, und die Auswahl eines kationischen Polymers zum Beschichten der DWCNTs für eine optimale DNA-Bindung und Abgabe. Eine Säureoxidationsbehandlung von DWCNTs wurde für eine optimale Chloroquinbeladung zusammen mit Polyethylenimin als optimales kationisches Beschichtungsmittel für die Plasmid-DNA-Bindung ausgewählt. Unter Verwendung der Luciferase-Expression als Modellsystem wurde eine Optimierung der Bedingungen für die durch Choroquin verstärkte Genabgabe entwickelt. Wir haben gezeigt, dass die Chloroquin-Beladung die Fähigkeit von Polyethylenimin-beschichteten DWCNTs erhöht, funktionelle Nukleinsäure an menschliche Zellen zu liefern. Zelllebensfähigkeitstests haben keine Zytotoxizität der funktionalisierten DWCNTs bei den Konzentrationen gezeigt, die für eine optimale Genabgabe erforderlich sind. Diese Ergebnisse unterstützen die potentiellen Anwendungen dieser Methodik in der Gentherapie.

Kohlenstoffnanoröhren (CNTs) werden derzeit als potenzielle Nanovektoren mit der Fähigkeit angesehen, therapeutische Ladungen in lebende Zellen zu transportieren. Frühere Studien haben die Fähigkeit von CNTs, in Zellen einzudringen, und ihren therapeutischen Nutzen nachgewiesen, aber eine Einschätzung des globalen intrazellulären Transports, der mit ihrer zellulären Verteilung verbunden ist, muss noch beschrieben werden. Trotz der vielen untersuchten Aspekte des Aufnahmemechanismus von CNTs haben nur wenige Studien die Internalisierung und das Schicksal von CNTs in Zellen im Detail untersucht. In der vorliegenden Studie wird die intrazelluläre Lokalisierung und der Transport von RNA-umhüllten, oxidierten doppelwandigen CNTs (oxDWNT-RNA) vorgestellt. Fixierte Zellen, die zuvor oxDWNT-RNA ausgesetzt waren, wurden einer immunzytochemischen Analyse unter Verwendung von Antikörpern unterzogen, die spezifisch für Proteine ​​sind, die an der Endozytose beteiligt sind, außerdem wurden in dieser Studie auch Zellkompartimentmarker und pharmakologische Hemmbedingungen verwendet. Unsere Ergebnisse zeigten, dass ein endozytischer Weg an der Internalisierung von oxDWNT-RNA beteiligt ist. Die Nanoröhren wurden in Clathrin-beschichteten Vesikeln gefunden, wonach sie in frühen Endosomen sortiert zu werden scheinen, gefolgt von vesikulärer Reifung, in Lysosomen lokalisiert werden. Darüber hinaus beobachteten wir die Co-Lokalisierung von oxDWNT-RNA mit dem kleinen GTP-bindenden Protein (Rab 11), das an ihrem Recycling über Endosomen aus dem trans-golgi-Netzwerk zur Plasmamembran beteiligt ist.

Trotz jahrzehntelanger Forschung bleiben viele Aspekte der Biologie von Mycobacterium tuberculosis unklar, was sich in den veralteten Instrumenten zur Behandlung und Vorbeugung von Tuberkulose widerspiegelt, und folglich bleibt diese Krankheit ein ernstes Problem der öffentlichen Gesundheit. Wichtige Entdeckungen, die den Stoffwechsel von M. tuberculosis und die Pathogenese in Verbindung bringen, haben das Interesse an diesem Forschungsgebiet geweckt. Frühere experimentelle Studien beschränkten sich auf die Analyse einzelner Gene oder Enzyme, während neuere Fortschritte in der Computersystembiologie und experimentellen Hochdurchsatztechnologien nun die Untersuchung des Stoffwechsels im Genommaßstab ermöglichen. In diesem Artikel diskutieren wir die Fortschritte bei der Anwendung von systemischen Ansätzen zur Untersuchung des Stoffwechsels dieses wichtigen Pathogens.

Ein experimentelles System zum Wachstum von Mycobacterium tuberculosis in einem kohlenstoffbegrenzten Chemostat wurde durch die Verwendung von Mycobacterium bovis BCG als Modellorganismus etabliert. Für dieses Modell wurden kohlenstoffbegrenzte Chemostate mit niedrigen Glycerinkonzentrationen verwendet, um mögliche Wachstumsraten während verschiedener Tuberkulosestadien zu simulieren. Eine Verdopplungszeit von 23 h (D 0,03 h 1) wurde verwendet, um Zellen während der akuten Infektionsphase darzustellen, während eine niedrigere Verdünnungsrate, die einer Verdopplungszeit von 69 h (D 0,01 h 1) entspricht, verwendet wurde, um die Persistenz der Mykobakterien zu modellieren. Dieses Chemostat-Modell ermöglichte es, die spezifische Reaktion der mykobakteriellen Zelle auf Kohlenstofflimitierung bei verschiedenen Wachstumsraten aufzuklären. Die makromolekularen (RNA, DNA, Kohlenhydrat und Lipid) und elementaren (C, H und N) Zusammensetzungen der Biomasse wurden für Steady-State-Kulturen bestimmt und zeigten, dass Kohlenhydrate und Lipide mehr als die Hälfte der Trockenmasse des BCG Zelle, wobei nur ein Viertel des Trockengewichts aus Protein und RNA besteht. In Übereinstimmung mit Studien an anderen Bakterien beeinflusst die spezifische Wachstumsrate den makromolekularen Gehalt von BCG und die Anteile von Lipid, RNA und Protein nahmen mit der Wachstumsrate signifikant zu. Die Korrelation des RNA-Gehalts mit der Wachstumsrate weist darauf hin, dass die Ribosomenproduktion in kohlenstoffbegrenzten M. bovis BCG-Zellen einer wachstumsratenabhängigen Kontrolle unterliegt. Die Ergebnisse zeigen auch deutlich, dass der Anteil der Lipide in der mykobakteriellen Zelle sehr empfindlich auf Veränderungen der Wachstumsrate reagiert, was wahrscheinlich Veränderungen in den Mengen an Speicherlipiden widerspiegelt. Schließlich demonstriert diese Studie die Nützlichkeit des Chemostat-Modells des mykobakteriellen Wachstums für funktionelle Genom-, Physiologie- und Systembiologie-Studien.

Die Quantenbiologie wird normalerweise als eine neue Disziplin angesehen, die aus neueren Forschungen hervorgegangen ist, die darauf hindeuten, dass biologische Phänomene wie Photosynthese, Enzymkatalyse, Vogelnavigation oder Geruchssinn nicht nur innerhalb der Grenzen der klassischen Physik operieren, sondern auch eine Reihe von nicht-triviale Merkmale der Quantenmechanik, wie Kohärenz, Tunneln und vielleicht Verschränkung. Obwohl die wichtigsten Erkenntnisse in den letzten zwei Jahrzehnten entstanden sind, reichen die Wurzeln der Quantenbiologie jedoch viel tiefer – bis zu den Quantenpionieren des frühen 20. Jahrhunderts. Wir werden argumentieren, dass einige der Erkenntnisse dieser bahnbrechenden Physiker für unser heutiges Verständnis der Quantenbiologie relevant bleiben.

Eines der schwierigsten Probleme in der Mikrobiologie besteht darin zu verstehen, wie ein kleiner Teil von Mikroben, die sich der Abtötung durch Antibiotika widersetzen, in einer Population genetisch identischer Zellen entstehen kann, das Phänomen, das als Persistenz oder Arzneimitteltoleranz bekannt ist. Seine charakteristische Signatur ist die biphasische Abtötungskurve, bei der Mikroben, die einem bakteriziden Mittel ausgesetzt sind, zunächst sehr schnell, dann jedoch viel langsamer abgetötet werden. Hier beziehen wir dieses Problem auf das allgemeinere Problem des Verständnisses der Entstehung unterschiedlicher Wachstumsphänotypen in klonalen Populationen. Wir gehen das Problem mathematisch an, indem wir den Rahmen des Phänomens der sogenannten schwachen Ergodizitätsbrechung, das in dynamischen physikalischen Systemen gut bekannt ist, auf den biologischen Kontext ausweiten. Wir zeigen analytisch und durch direkte stochastische Simulationen, dass als Folge der Verlangsamung stochastischer Fluktuationen in der Expression eines die Wachstumsrate steuernden Gens unterschiedliche Wachstumsphänotypen entstehen können. Im Regime der schnellen Gentranskription ist das System ergodisch, die Wachstumsratenverteilung ist unimodal und macht nur einen Phänotyp aus. Im Gegensatz dazu treten bei langsamer Transkription und schneller Translation schwach nichtergodische Komponenten auf, die Populationsverteilung der Wachstumsraten wird bimodal und es werden zwei unterschiedliche Wachstumsphänotypen identifiziert. In Verbindung mit der gut etablierten Wachstumsratenabhängigkeit der Abtötung von Antibiotika beschreibt dieses Modell die beobachteten schnellen und langsamen Abtötungsphasen und reproduziert einen Großteil der Phänomenologie der bakteriellen Persistenz. Das Modell hat große Auswirkungen auf die Bemühungen, Kontrollstrategien für persistente Infektionen zu entwickeln.

Die Verwendung von nicht-viralen Vektoren als Abgabesysteme in der Gentherapie wurde in letzter Zeit aufgrund ihrer Vorteile gegenüber viralen Vektoren ausführlich untersucht.Hier schlagen wir ein neues Gen-Delivery-System vor, das auf der Verwendung von RNA-umhüllten einwandigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen (SWCNTs) basiert, die mit dem kationischen Protein, Protamin und dem Wirkstoff Chloroquin komplexiert sind. Protamin wurde als kationisches Protein ausgewählt, das als Brücke zwischen negativ geladenen RNA-umhüllten SWCNTs und Plasmid-DNA fungiert. Protamin enthält auch ein Kernlokalisierungssignal, das die Expression des transfizierten Gens verstärkt. Das Medikament Chloroquin, eine lysosomotrope Verbindung, von der berichtet wurde, dass sie die Transfektionseffizienz erhöht, wurde durch ionische Wechselwirkungen an RNA-umhüllte SWNTs angeheftet. Die gleichzeitige Abgabe des Wirkstoffs Chloroquin mit Plasmid-DNA zeigte deutlich eine verstärkte Genabgabe und Expression. Die Niveaus der Genexpression wurden unter Verwendung des Luciferase-Reportergens als Modell quantifiziert. Es wurden optimale Bedingungen für die Transfektion und Genexpression erhalten und die Zytotoxizität der Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Komplexe gemessen. Es wurde gezeigt, dass die optimalen Komplexe Plasmid-DNA für eine effiziente Genexpression effizient liefern und dadurch als Genliefersysteme für die Gentherapie nützlich sein können. Copyright © 2012 American Scientific Publishers.

Es wird eine eingehende Untersuchung einer neuartigen Funktionalisierung von Kohlenstoffnanoröhren für deren Anwendung als Protein- und DNA-Träger vorgestellt. Zunächst wurden die optimalen Bedingungen für die Dispersion von einwandigen Kohlenstoffnanoröhren (SWCNTs) mit amphiphilen Polypeptiden ermittelt und die SWCNT-Polypeptid-Komplexe mit verschiedenen Techniken (UV-Vis-NIR, CD und AFM) charakterisiert. Basierend auf den Eigenschaften der SWCNT-Polypeptid-Komplexe wurde erstmals ein Modell beschrieben, das die Adsorption natürlicher Proteine ​​an SWCNT charakterisiert. Dieses Modell sagt die Adsorption natürlicher Proteine ​​an SWCNTs basierend auf der Proteinstruktur und -zusammensetzung voraus und ermöglicht daher das Design von Methoden zur Herstellung von SWCNT-Protein-Komplexen. Außerdem wird die Verwendung von kationisch konstruierten amphiphilen Polypeptiden zur Dispergierung von SWCNTs für die anschließende und effiziente Bindung von DNA an Kohlenstoffnanoröhren durch einen Doppelschichtansatz angewendet. Daher entwickeln wir in diesem Artikel Verfahren zur Verwendung von SWCNTs als Protein- und DNA-Träger. Die Systeme wurden in Zellen eingebracht und zeigten, dass die Effizienz der Verabreichung durch die Ladung der Komplexe beeinflusst wird, was wichtige Auswirkungen auf die Verwendung von SWCNT als Plattformen für die Protein- und DNA-Bindung und die anschließende Verwendung als Verabreichungssysteme hat.

Die Entwicklung diagnostischer Tests, die problemlos zwischen geimpften und tuberkuloseinfizierten Personen unterscheiden können, ist entscheidend für die breitere Nutzung des Bazillus Calmette-Guérin (BCG) als Impfstoff bei Mensch und Tier. BCG_0092 ist ein Antigen, das sowohl bei Tieren als auch bei Menschen, die mit den Tuberkelbazillen infiziert sind, spezifische Überempfindlichkeitsreaktionen vom verzögerten Typ auslöst, die in Größe und morphologischen Aspekten denen ähnlich sind, die durch gereinigtes Proteinderivat hervorgerufen werden. Wir führten bioinformatische Analysen des BCG_0092 durch und entwickelten einen diagnostischen Test unter Verwendung der vorhergesagten MHC-Klasse-I-Epitope. Darüber hinaus führten wir einen Knockout dieses Gens durch homologe Rekombination im BCG-Impfstoffstamm durch, um die Differenzierung von geimpften von infizierten Personen zu ermöglichen. Dazu wurden die flankierenden Sequenzen des Zielgens (BCG_0092) in einen Suizidvektor kloniert. Spontane Doppelkreuzungen, die zu Wildtyp-Revertanten oder Knockouts führen, wurden unter Verwendung von SacB selektiert. BCG_0092 kommt nur in Mitgliedern des Mycobacterium tuberculosis-Komplexes vor. Acht vorhergesagte MHC-Klasse-I-Epitope mit Potenzial für die immunologische Diagnose wurden definiert, was die Entwicklung eines spezifischen diagnostischen Tests ermöglicht. Die Strategie zur Deletion des (BCG_0092)-Gens aus BCG war erfolgreich. Der Knockout-Genotyp wurde durch PCR und durch Southern-Blot bestätigt. Der mutierte BCG-Stamm hat das Potenzial, einen Schutz gegen Tuberkulose zu induzieren, ohne den diagnostischen Test basierend auf der Verwendung ausgewählter Epitope von BCG_0092 zu beeinträchtigen.

Die meisten gesunden Erwachsenen sind durch das Vorhandensein natürlich erworbener Anti-Meningokokken-Antikörper vor einer Meningokokken-Erkrankung geschützt, jedoch bleibt die Identität der Zielantigene dieser schützenden Immunität unklar, insbesondere zum Schutz gegen die Serogruppe-B-Erkrankung. Um die Proteinziele der natürlichen schützenden Immunität zu identifizieren, haben wir einen Immunpräzipitations- und Proteomik-Ansatz entwickelt, um das Immunproteom der Meningokokken zu definieren. Als Sonden-Antiseren wurden Seren von 10 gesunden Individuen verwendet, die eine bakterizide Aktivität im Serum sowohl gegen einen Meningokokken-Stamm C (L91543) als auch gegen den B-Stamm MC58 zeigten, zusammen mit kommerziell erhältlichen gepoolten Humanseren. Eine Immunpräzipitation wurde mit jeder Serumprobe und lebenden Zellen von beiden Meningokokken-Stämmen durchgeführt. Immunpräzipitierte Proteine ​​wurden durch Massenspektrometrie identifiziert. Die Analyse des Immunoproteoms jedes Serums zeigte sowohl pan-reaktive Antigene, die von den meisten Seren erkannt wurden, als auch themenspezifische Antigene. Die meisten Antigene wurden in beiden Meningokokken-Stämmen gefunden, aber einige waren stammspezifisch. Viele der immunpräzipitierten Proteine ​​wurden früher als Oberflächenantigene charakterisiert, einschließlich Adhäsine und Proteasen, von denen einige als Impfstoffkandidatenantigene erkannt wurden, z. fHBP, NadA und NHBA. Die Daten zeigen eindeutig das Vorhandensein von Meningokokken-Antikörpern bei gesunden Personen ohne Meningokokken-Infektion in der Vorgeschichte und einer breiten Vielfalt von Immunreaktionen. Die Identifizierung der immunreaktiven Proteine ​​der Meningokokken liefert eine Grundlage für das Verständnis der Rolle jedes Antigens in der natürlichen Immunität, die mit der Beförderung verbunden ist, und kann helfen, Impfstrategien zu entwickeln.

Das Tuberkulin gereinigte Proteinderivat (PPD) ist ein weit verbreitetes diagnostisches Antigen für Tuberkulose, es ist jedoch nur unzureichend definiert. Die meisten mykobakteriellen Proteine ​​werden durch das bei ihrer Herstellung verwendete Verfahren weitgehend denaturiert, was die bisherigen Schwierigkeiten bei der Identifizierung von Bestandteilen aus PPD erklärt, um ihr Verhalten bei B- und T-Zell-Reaktionen zu charakterisieren. Wir haben hier eine auf Proteomik basierende Charakterisierung von PPD aus verschiedenen Quellen durch LC-MS/MS beschrieben, die die Trennleistung von HPLC für gelöste Stoffe mit der Detektionsleistung eines Massenspektrometers kombiniert. Die Technik ist in der Lage, Proteine ​​aus komplexen Mischungen von Peptidfragmenten zu identifizieren. In den vier PPD-Proben (zwei Rinder-PPD und zwei Vogel-PPD) aus Brasilien und Großbritannien wurden insgesamt 171 verschiedene Proteine ​​identifiziert. Die Mehrheit der Proteine ​​war zytoplasmatisch (77,9 %) und am Zwischenstoffwechsel und der Atmung beteiligt (24,25 %), aber es gab ein Übergewicht an Proteinen, die am Fettstoffwechsel beteiligt sind. Wir identifizierten eine Gruppe von 21 Proteinen, die in beiden Rinder-PPD vorhanden sind, aber in der Vogel-PPD-Präparation nicht nachgewiesen wurden. Darüber hinaus fehlen vier Proteine, die in Rinder-PPD gefunden werden, im Mycobacterium bovis BCG-Impfstoffstamm. Diese Studie liefert ein besseres Verständnis der Tuberkulin-PPD-Komponenten, was zur Identifizierung zusätzlicher Antigene führt, die als Reagenzien für die spezifische Diagnose von Tuberkulose nützlich sind.

Wir haben ein Wirkstoffabgabesystem für die Krebsmedikamente Doxorubicin und Mitoxantron auf Basis von Kohlenstoffnanoröhren entwickelt, das unter biologischen Bedingungen stabil ist, eine verzögerte Freisetzung ermöglicht und die Selektivität durch ein aktives Targeting-Schema fördert. Kohlenstoffnanoröhren sind aufgrund ihrer großen Oberfläche, die eine hohe Wirkstoffbeladung ermöglicht, und ihrer einzigartigen Wechselwirkung mit Zellmembranen für diesen Anwendungsbereich besonders vielversprechend. Wir haben einen systematischen Ansatz zur PEG-Konjugation gewählt, um eine Formulierung stabiler und therapeutisch wirksamer CNTs zu entwickeln. Das vorgestellte Arzneimittelabgabesystem kann ein Mittel zur Verbesserung der Krebsbehandlungsmodalitäten sein, indem es arzneimittelbedingte Nebenwirkungen reduziert.

Die Rindertuberkulose ist ein bedeutendes Tiergesundheitsproblem und weltweit die vorherrschende Ursache der zoonotischen Tuberkulose. Dies führt zu erheblichen wirtschaftlichen Belastungen aufgrund von Produktivitätsverlusten und den Kosten für Kontrollprogramme. Die Kontrolle könnte durch die Einführung eines wirksamen Rinderimpfstoffs stark verbessert werden, aber der wahrscheinlichste Kandidat, BCG, weist mehrere Einschränkungen auf, einschließlich einer variablen Wirksamkeit. Es wurde gezeigt, dass die Augmentation von BCG mit einem Untereinheiten-Impfstoff-Booster den Schutz erhöht, aber die Auswahl der Antigene wurde bisher weitgehend dem Zufall überlassen. In der vorliegenden Studie verfolgen wir einen rationalen Ansatz, um die schützenden Antigene von BCG zu identifizieren, indem wir eine BCG-Transposon-Mutantenbibliothek in naiven und BCG-geimpften Rindern auswählen. Zehn Mutanten hatten ein erhöhtes relatives Überleben bei geimpften im Vergleich zu naiven Rindern, was mit dem Verlust von schützenden Antigenzielen übereinstimmt, was die Mutanten für die BCG-Immunantwort weniger sichtbar macht. Die Immunogenität von drei mutmaßlichen protektiven Antigenen, BCG_0116, BCG_0205 (YrbE1B) und BCG_1448 (PPE20) wurde unter Verwendung von Peptidpools und PBMCs von mit BCG geimpften Rindern untersucht. Die BCG-Impfung induzierte PBMC, erhöhte Spiegel von IP10, IL-17a und IL-10 als Reaktion auf alle drei Antigene freizusetzen. Zusammengenommen unterstützen die Daten die weitere Untersuchung dieser Antigene zur Verwendung in Untereinheiten-Impfstoffen.

Während sich der intrazelluläre Kohlenstoffmetabolismus als attraktives Wirkstoffziel herausgestellt hat, sind die Kohlenstoffquellen von sich intrazellulär replizierenden Pathogenen wie dem Tuberkulosebazillus Mycobacterium tuberculosis, der bei einem Drittel der Weltbevölkerung Langzeitinfektionen verursacht, weitgehend unbekannt. Wir verwendeten einen systembasierten Ansatz –(13)C-Fluss-Spektralanalyse (FSA) ergänzt mit manueller Analyse – um die metabolische Interaktion zwischen M. tuberculosis und seiner Makrophagen-Wirtszelle zu messen. (13) Die C-FSA-Analyse experimenteller Daten zeigte, dass M. tuberculosis eine Mischung aus Aminosäuren, C1- und C2-Substraten aus seiner Wirtszelle erhält. Wir haben experimentell bestätigt, dass das C1-Substrat aus CO2 stammt. (13)C-Markierungsexperimente, die an einer Phosphoenolpyruvat-Carboxykinase-Mutante durchgeführt wurden, zeigten, dass intrazelluläre M. tuberculosis Zugang zu glykolytischen C3-Substraten hat. Diese Ergebnisse liefern Einschränkungen für die Entwicklung neuer Chemotherapeutika.

Das Buch beginnt mit einer allgemeinen Einführung in die Bedeutung der Systembiologie für das Verständnis der Tuberkulose.

Hintergrund BCG ist der am weitesten verbreitete Impfstoff aller Zeiten und bleibt der einzige zugelassene Impfstoff gegen Tuberkulose beim Menschen. BCG schützt auch andere Tierarten wie Rinder vor Tuberkulose, bleibt jedoch aufgrund seiner Inkompatibilität mit den derzeitigen Tuberkulin-Testschemata nicht lizenziert. Die Wirksamkeit von BCG bezieht sich auf seine Fähigkeit, nach der Impfung über Wochen, Monate oder sogar Jahre im Wirt zu persistieren. Es ist unklar, inwieweit diese Fähigkeit, dem Immunsystem des Wirts zu widerstehen, durch eine dynamische Interaktion zwischen dem Impfstamm und seinem Wirt aufrechterhalten wird, wie dies bei pathogenen Mykobakterien der Fall ist. Ergebnisse Um diese Frage zu untersuchen, konstruierten wir Transposon-Mutantenbibliotheken sowohl in BCG Pasteur- als auch in BCG Danish-Stämmen und inokulierten sie in Rinderlymphknoten. Rinder sind für einen solchen Test gut geeignet, da sie von Natur aus anfällig für Tuberkulose sind und eine der wenigen Tierarten sind, für die ein BCG-Impfprogramm vorgeschlagen wurde. Nach drei Wochen wurden die BCG gewonnen und die Eingabe- und Ausgabebibliotheken verglichen, um Mutanten mit in-vivo-Fitnessdefekten zu identifizieren. Weniger als 10 % der mutierten Gene beeinflussten die In-vivo-Fitness, darunter Gene, die bekannte mykobakterielle Virulenzfunktionen wie Mycobactin-Synthese, Zuckertransport, reduktive Sulfat-Assimilation, PDIM-Synthese und Cholesterin-Stoffwechsel kodieren. Für viele andere abschwächende Gene war zuvor kein Virulenz-Phänotyp erkannt worden. Um diese Gene zu testen, generierten und charakterisierten wir drei Knockout-Mutanten, von denen durch Transposon-Mutagenese vorhergesagt wurde, dass sie in vivo abschwächend sind: Pyruvat-Carboxylase, ein hypothetisches Protein (BCG_1063) und eine mutmaßliche Cyclopropan-Fett-Acyl-Phospholipid-Synthase. Die Knockout-Stämme überlebten ebenso wie Wildtyp während der In-vitro-Kultur und in Rindermakrophagen, zeigten jedoch eine deutliche Abschwächung während der Passage in Rinderlymphknoten, was bestätigt, dass sie tatsächlich an der Persistenz von BCG im Wirt beteiligt waren. Schlussfolgerung Diese Daten zeigen, dass BCG während seiner Interaktion mit dem Wirt alles andere als passiv ist, sondern weiterhin seine verbleibenden Virulenzfaktoren einsetzt, um mit dem angeborenen Immunsystem des Wirts zu interagieren, um es zu überleben, eine Eigenschaft, die für seine schützende Wirksamkeit wichtig ist .

Der Stickstoffmetabolismus von Mycobacterium tuberculosis (Mtb) ist entscheidend für das Überleben dieses wichtigen Pathogens in seiner primären menschlichen Wirtszelle, den Makrophagen, aber über die Quelle(n) und ihre Assimilation innerhalb dieser intrazellulären Nische ist wenig bekannt. Hier haben wir eine 15N-Flux-Spektralverhältnisanalyse(15N-FSRA) entwickelt, um den Stickstoffstoffwechsel von Mtb zu untersuchen. Wir zeigen, dass intrazelluläres Mtb Zugang zu mehreren Aminosäuren in den Makrophagen hat, darunter Glutamat, Glutamin, Aspartat, Alanin, Glycin und Valin und Wir identifizieren Glutamin als den vorherrschenden Stickstoffspender. Jede Stickstoffquelle wird auf einzigartige Weise in spezifische Aminosäurepools assimiliert, was auf einen kompartimentierten Metabolismus während des intrazellulären Wachstums hinweist. Wir haben entdeckt, dass Serin für intrazelluläres Mtb nicht verfügbar ist, und wir zeigen, dass ein Serin-Auxotroph in Makrophagen abgeschwächt ist. Diese Arbeit bietet ein systembasiertes Werkzeug zur Erforschung des Stickstoffmetabolismus intrazellulärer Pathogene und hebt das Enzym Phosphoserin-Transaminase als attraktives Ziel für die Entwicklung neuartiger Anti-Tuberkulose-Therapien hervor.

Zur Bekämpfung der Lepra sind neue Ansätze erforderlich, aber das Verständnis der Biologie des Erregers Mycobacterium leprae bleibt rudimentär, vor allem weil der Erreger nicht in axenischer Kultur gezüchtet werden kann. Hier haben wir die 13C-Isotopomeranalyse angewendet, um den Kohlenstoffmetabolismus von M. leprae in seiner primären Wirtszelle, der Schwann-Zelle, zu messen. Wir verglichen die Ergebnisse dieser Analyse mit denen eines verwandten Pathogens, Mycobacterium tuberculosis, das in seiner primären Wirtszelle, den Makrophagen, wächst. Mithilfe der 13C-Isotopomeranalyse mit Glucose als Tracer zeigen wir, dass M. leprae die Glucosepools des Wirts als Kohlenstoffquelle für die Biosynthese der meisten Aminosäuren nutzt, während M. tuberculosis die meisten seiner Aminosäuren direkt aus den Wirtsmakrophagen importiert. Unsere Analyse hebt das anaplerotische Enzym Phosphoenolpyruvat-Carboxylase hervor, das für diese intrazelluläre Ernährung von M. leprae erforderlich ist, und identifiziert dieses Enzym als potenzielles Ziel von Antilepra-Medikamenten.

Mycobacterium tuberculosis benötigt für Wachstum und Virulenz in vivo das Enzym Isocitratlyase (ICL). Der Nachweis, dass M. tuberculosis auch ICL zum Überleben während des Nährstoffmangels benötigt und eine Rolle beim Steady-State-Wachstum in einem auf Glycerin begrenzten Chemostat spielt, weist auf eine Funktion dieses Enzyms hin, die über den Fettstoffwechsel hinausgeht. Da Isocitrat-Lyase ein potentielles Wirkstoff-Target ist, ist die Aufklärung der Rolle dieses Enzyms von Bedeutung, jedoch wurde die Rolle der Isocitrat-Lyase nie auf der Ebene von in-vivo-Flüssen untersucht. Hier zeigen wir, dass die Deletion eines der beiden icl-Gene die Replikation von Mycobacterium bovis BCG bei langsamer Wachstumsrate in einem kohlenstoffbegrenzten Chemostat beeinträchtigt. Um die Rolle der Isocitratlyase im zentralen Metabolismus von Mykobakterien weiter zu verstehen, wurde erstmals der Einfluss der Wachstumsrate auf die In-vivo-Flüsse mittels ³C-metabolischer Fluxanalyse (MFA) untersucht. Tracer-Experimente wurden mit Steady-State-Chemostatkulturen von BCG oder M. tuberculosis durchgeführt, die mit ³C-markiertem Glycerin oder Natriumbicarbonat versorgt wurden. Durch Messungen der ³C-Isotopomer-Markierungsmuster in Protein-abgeleiteten Aminosäuren und enzymatischen Aktivitätsassays haben wir die Aktivität eines neuen Weges zur Pyruvat-Dissimilation identifiziert. Wir nannten dies den GAS-Weg, weil er den Glyoxylat-Shunt und anapleurotische Reaktionen zur Oxidation von Pyruvat und Succinyl-CoA-Synthetase zur Erzeugung von Succinyl-CoA nutzt, kombiniert mit einem sehr geringen Fluss durch das Succinat-Oxaloacetat-Segment des Tricarbonsäurezyklus. Wir bestätigen, dass M. tuberculosis Kohlenstoff aus CO₂ in Biomasse binden kann. Da der menschliche Wirt reichlich CO&sub2; enthält, erfordert dieser Befund weitere Untersuchungen in vivo, da die CO&sub2; Diese Studie bietet auch eine Plattform für weitere Studien zum Metabolismus von M. tuberculosis unter Verwendung von ³C-MFA.

Enzyme am Phosphoenolpyruvat (PEP)-Pyruvat-Oxalacetat- oder anaplerotischen (ANA) Knoten steuern den Stoffwechselfluss zur Glykolyse, Glukoneogenese und Anaplerose. Hier haben wir genetische, biochemische und 13C-Isotopomer-Analysen verwendet, um die Rolle der Enzyme am ANA-Knoten beim intrazellulären Überleben des weltweit erfolgreichsten bakteriellen Pathogens Mycobacterium tuberculosis (Mtb) zu charakterisieren. Wir zeigen, dass jedes der vier ANA-Enzyme, Pyruvat-Carboxylase (PCA), PEP-Carboxykinase (PCK), Malic-Enzym (MEZ) und Pyruvat-Phosphat-Dikinase (PPDK), eine einzigartige und essentielle Stoffwechselfunktion während des intrazellulären Überlebens von Mtb ausübt. Wir zeigen, dass intrazelluläres Mtb zusätzlich zu PCK PPDK als alternativen Zugang zur Gluconeogenese benötigt. Die Entgiftung von Propionat und Cholesterin wurde ebenfalls als wesentliche Funktion von PPDK identifiziert, was eine unerwartete Rolle des ANA-Knotens im Metabolismus dieser physiologisch wichtigen intrazellulären Substrate offenbart und dieses Enzym als Tuberkulose-(TB)-spezifisches Wirkstoffziel hervorhebt. Wir zeigen, dass die anaplerotische Fixierung von CO2 durch den ANA-Knoten für das intrazelluläre Überleben von Mtb essentiell ist und dass Mtb drei Enzyme (PCA, PCK und MEZ) besitzt, die diese Funktion erfüllen können. Wir zeigen, dass MEZ nicht nur eine unterstützende Rolle bei der Anaplerose spielt, sondern auch eine Rolle bei der Lipidbiosynthese. MEZ-Knockout-Stämme haben eine veränderte Zellwand und waren beim anfänglichen Eindringen in Makrophagen mangelhaft. Diese Arbeit zeigt, dass der ANA-Knoten ein Brennpunkt für die Kontrolle der intrazellulären Replikation von Mtb ist, die über die kanonische Gluconeogenese hinausgeht und ein vielversprechendes Ziel für die Entwicklung neuer Anti-TB-Medikamente darstellt.

Die Verwendung von Kohlenstoff-Nanoröhrchen als Gen-Delivery-System wurde in den letzten Jahren aufgrund ihrer potenziellen Vorteile gegenüber viralen Vektoren intensiv untersucht. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen Kohlenstoffnanoröhren funktionalisiert werden, damit sie mit wässrigen Medien kompatibel werden und das genetische Material binden. Um die besten Bedingungen für die Bindung von Plasmid-DNA zu ermitteln, vergleichen wir die Dispersionseigenschaften von ein-, doppel- und mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren (SWCNTs, DWCNTs bzw. MWCNTs), die mit einer Vielzahl von Tensiden durch nicht-kovalente Bindung funktionalisiert wurden. Die DNA-Bindungseigenschaften der funktionalisierten Kohlenstoffnanoröhren wurden untersucht und durch Elektrophorese verglichen. Darüber hinaus wurde eine Doppelschichtfunktionalisierungsmethode für die DNA-Bindung an SWCNTs entwickelt, die RNA-Wrapping nutzt, um die Nanoröhren und kationische Polymere als Brücke zwischen Nanoröhren und DNA zu solubilisieren.

HINTERGRUND: Neisseria meningitidis ist ein bedeutender menschlicher Kommensale und Krankheitserreger, der jedes Jahr mehrere Tausend Todesfälle, hauptsächlich bei kleinen Kindern, verursacht. Wie sich der Erreger repliziert und im Wirt Krankheiten verursacht, ist weitgehend unbekannt, insbesondere die Rolle des Stoffwechsels bei der Besiedelung und Krankheit. Für mehrere Stämme sind fertige Genomsequenzen verfügbar, aber unser Verständnis, wie sich diese Daten auf den Phänotyp beziehen, bleibt begrenzt. ERGEBNISSE: Um den Stoffwechsel von N.meningitidis erzeugten und selektierten wir eine repräsentative Tn5-Bibliothek auf reichem Medium, einem minimal definierten Medium und in Humanserum, um Gene zu identifizieren, die für das Wachstum unter diesen Bedingungen essentiell sind. Um diese Daten mit einem systemweiten Verständnis der Biologie des Pathogens in Verbindung zu bringen, haben wir ein metabolisches Netzwerk auf Genomskala aufgebaut: Nmb_iTM560. Dieses Modell war in der Lage, essentielle und nicht-essentielle Gene zu unterscheiden, wie durch die globale Mutagenese vorhergesagt. Diese Essentialitätsdaten, die Bibliothek und das Nmb_iTM560-Modell sind leistungsstarke und breit anwendbare Ressourcen für das Studium des Meningokokken-Stoffwechsels und der Physiologie. Wir demonstrieren die Nützlichkeit dieser Ressourcen, indem wir den metabolischen Bedarf auf Minimalmedium vorhersagen und demonstrieren, wie z von Aminosäuren. SCHLUSSFOLGERUNGEN: Diese Studie beschreibt die Anwendung einer Transposonbibliothek auf Genomskala in Kombination mit einem experimentell validierten metabolischen Netzwerk auf Genomskala von N. meningitidis, um essentielle Gene zu identifizieren und neue Einblicke in den Metabolismus des Pathogens sowohl in vitro als auch während der Infektion zu liefern.

Trotz der Einführung konjugierter Polysaccharid-Impfstoffe für viele der Neisseria meningitidis-Serogruppen verursachen Neisseria-Infektionen weltweit weiterhin Septikämie und Meningitis. Dies ist zum Teil auf die Schwierigkeiten bei der Entwicklung eines kreuzprotektiven Impfstoffs zurückzuführen, der gegen alle Serogruppen, einschließlich Meningokokken der Serogruppe B, wirksam ist. Obwohl rekonvaleszente N. meningitidis-Patienten eine natürliche, lang anhaltende kreuzprotektive Immunität entwickeln, sind die Antigene, die diese Reaktion vermitteln, unbekannt. Um das Ziel dieser schützenden Immunität zu definieren, haben wir die von IgG erkannten Proteine ​​in Seren von Meningokokken-Patienten durch eine Kombination aus 2D-Proteingelen, Western Blots und Massenspektrometrie identifiziert. Obwohl eine Reihe von Antigenen der äußeren Membran identifiziert wurde, war die Mehrheit der Antigene zytoplasmatisch und spielten eine Rolle in zellulären Prozessen und im Stoffwechsel. Wenn rekombinante Proteine ​​exprimiert und verwendet wurden, um Seren in Mäusen zu erhöhen, rief keines der Antigene ein positives SBA-Ergebnis hervor, jedoch zeigte die Durchflusszytometrie, dass einige, einschließlich des ribosomalen Proteins, RplY auf der Neisserien-Zelloberfläche lokalisiert waren.