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J. Hellmeier:
"Das Verhalten von Plasmaembran-Nanostrukturen bei milden Heat-Shock Bedingungen";
Betreuer/in(nen): G. Schütz, M. Brameshuber; Institut für Angewandte Physik (E134), 2016; Abschlussprüfung: 04.10.2016.

Ein seit Jahrhunderten bewährter Überlebensmechanismus ist "Fieber ", wobei
wir im weiteren Kontext von einem Heat-Shock sprechen. Durch den Anstieg
der Temperatur über die übliche, physiologische Körpertemperatur wird in
den Zellen eine spezifische Reaktion ausgelöst. Dabei werden vermehrt Heat-
Shock-Proteine produziert, um den Gleichgewichtszustand der Zelle wieder
herzustellen. Fehler oder unvollständige Abläufe in dieser Kaskade sind Bestandteil
vieler schwerer Krankheiten. Abgesehen von einer veränderten Expression
von Proteinen bzw. einer erhöhten Produktion von Heat-Shock-Proteine können
weitere intrazelluläre und extrazelluläre Effekte während und nach einem
Heat-Shock beobachtet werden.
In dieser Arbeit wird auf Veränderungen der äußeren Seite der Plasmamembran
und ein intrazelluläres Feedback von modifizierten Chinese Hamster Ovary-
Zellen durch einen Heat-Shock eingegangen. Die Zellen sind dabei über einen
Glycosylphosphatidylinositol-Anker mit einem grün fluoreszierenden Protein
versehen. Mit Hilfe spezieller Anwendungsmöglichkeiten der Fluoreszenzmikroskopie
wird die Stabilität von Nanoplattformen auf der äußeren Zellmembran
für physiologische und erhöhte Temperaturen untersucht. Dabei wird sowohl
der zeitliche Verlauf der Nanoplattformen als auch der Oberflächendichte, der
Expression und der Mobilität von GFP-GPI-Molekülen durch einen Heat-Shock
gezeigt.Weiters werden die Auswirkungen der sauren Sphingomyelinase, der
Endozytose und der Polymerisation von Aktin auf die Stabilität der Nanoplattformen
veranschaulicht.
Zur Überprüfung einer intrazellulären Antwort wird für unterschiedliche
Heat-Shock-Szenarien der zeitliche Verlauf des Ca2+-Signals analysiert. Mit
Hilfe eines Vergleichs der intrazellulären und extrazellulären Reaktionen wird
eine mögliche Erklärung für diese Heat-Shock-Effekte gegeben.

During the last centuries there was one specific survival mechanism that proofed
itself worthful. In further context we will talk about that survival mechanism,
namely fever, and refer to it as ´heat-shock´. Due to the rise of temperature above
the usual physiological body temperature a specific reaction is triggered in the
cells. An increased amount of heat-shock-proteins is produced to reestablish the
state of equilibrium of the cell. If errors or incomplete sequences occur during
this cascade, the faults can lead to different severe diseases or become parts of
such diseases. Besides a changed expression of proteins or a raised production
of heat-shock-proteins, further intracellular and extracellular effects during and
after a heat-shock can be observed.
In this thesis changes of the outer side of the plasmamembrane and an intracellular
feedback of modified chinese-hamster-ovary cells affected by a heat-shock
are examined. The cells are hereby furnished with a glycosylphosphatidylinositol-
anchor with a green fluorescent protein. With the aid of special application possibilities
of the fluorescence microscopy the stability of nanoplatforms on the
outer cellmembrane in the case of physiological and elevated temperatures is
investigated. Thereby the time course of nanoplatforms as well as the surface
density, the expression level and the mobility of GFP-GPI-molecules affected by
a heat-shock are visualized.
To check for an intracellular answer, the time course of the Ca2+-signal is
analyzed for different heat-shock-scenarios. By comparing the intracellular and
extracellular reactions, a possible explanation for those heat-shock-effects is
given.
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