@misc{TanneGoebelLisdat2011, author = {Tanne, Christoph K. and G{\"o}bel, Gero and Lisdat, Fred}, title = {Entwicklung einer Glucosedehydrogenase-basierten Anode und deren Anwendung in einer Glucose/O2-Biobrennstoffzelle}, series = {Wissenschaftliche Beitr{\"a}ge 2011}, volume = {15}, journal = {Wissenschaftliche Beitr{\"a}ge 2011}, issn = {0949-8214}, doi = {10.15771/0949-8214_2011_1_2}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:526-opus-1039}, pages = {13 -- 21}, year = {2011}, abstract = {Unter Verwendung von mehrwandigen Kohlenstoffnanor{\"o}hren wurde in dieser Studie eine neuartige Anode zum Einsatz in Biobrennstoffzellen entwickelt. Dazu wurde das rekombinante Enzym Pyrrolochinolinchinon(PQQ)- abh{\"a}ngige Glucosedehydrogenase kovalent an eine aus PQQ bestehenden Zwischenschicht gekoppelt, welche zuvor an die Kohlenstoffnanor{\"o}hren adsorbiert war. Die Nanor{\"o}hren wurden aufgrund ihrer Thiolmodifikation chemisorptiv auf einer Goldelektrode gebunden. In glucosehaltiger L{\"o}sung konnte der Start eines katalytischen Stroms bei einem Potential von -80 mV vs. Ag/AgCl (1 MKCl) beobachtet werden. Unter Substrats{\"a}ttigung wurden Stromdichten im Bereich von 170 bis 200 μA/cm2 gemessen. Dieses System basiert auf einem mediatorvermittelten Elektronentransfer. Die entwickelte (PQQ)-GDH-MWCNT-Elektrode wurde mit einer MWCNT-modifizierten Elektrode kombiniert, bei der Bilirubinoxidase (BOD) als Biokatalysator fungiert. Daraus resultierte eine membranfreie Biobrennstoffzelle mit einem leichgewichtspotential von 600 mV und Leistungsdichten im Bereich von 20-25 μW/cm2.}, language = {de} } @article{FischbachLohBieretal.2017, author = {Fischbach, Jens and Loh, Qiuting and Bier, Frank Fabian and Lim, Theam Soon and Frohme, Marcus and Gl{\"o}kler, J{\"o}rn}, title = {Alizarin Red S for Online Pyrophosphate Detection Identified by a Rapid Screening Method}, series = {Scientific Reports}, volume = {7}, journal = {Scientific Reports}, issn = {2045-2322}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:526-opus4-9248}, year = {2017}, abstract = {We identified Alizarin Red S and other well known fluorescent dyes useful for the online detection of pyrophosphate in enzymatic assays, including the loop mediated isothermal amplification (LAMP) and polymerase chain reaction (PCR) assays. An iterative screening was used for a selected set of compounds to first secure enzyme compatibility, evaluate inorganic pyrophosphate sensitivity in the presence of manganese as quencher and optimize conditions for an online detection. Of the selected dyes, the inexpensive alizarin red S was found to selectively detect pyrophosphate under LAMP and PCR conditions and is superior with respect to its defined red-shifted spectrum, long shelf life and low toxicity. In addition, the newly identified properties may also be useful in other enzymatic assays which do not generate nucleic acids but are based on inorganic pyrophosphate. Finally, we propose that our screening method may provide a blueprint for rapid screening of compounds for detecting inorganic pyrophosphate.}, language = {en} } @misc{RiedelKartchemnikSchoeningetal.2015, author = {Riedel, Marc and Kartchemnik, Julia and Sch{\"o}ning, Michael J. and Lisdat, Fred}, title = {Impedimetrischer DNA Nachweis - Schritte in Richtung sensorischer Anwendung}, series = {Wissenschaftliche Beitr{\"a}ge 2015}, volume = {19}, journal = {Wissenschaftliche Beitr{\"a}ge 2015}, issn = {0949-8214}, doi = {10.15771/0949-8214_2015_1_3}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:526-opus4-3538}, pages = {21 -- 28}, year = {2015}, abstract = {Diese Studie beschreibt einen labelfreien impedimetrischen Sensor auf der Grundlage von kurzen einzelstr{\"a}ngigen DNA-Erkennungselementen f{\"u}r den Nachweis von Hybridisierungsereignissen. Der Fokus der Arbeit liegt auf der Aufkl{\"a}rung des Einflusses der Ziel-DNA-L{\"a}nge und der Erkennungssequenzposition auf die sensorische Leistungsf{\"a}higkeit. Die impedimetrischen Messungen werden in Anwesenheit des Redoxsystems Kaliumhexacyanoferrat (II/III) durchgef{\"u}hrt und zeigen einen Anstieg des Durchtrittswiderstandes nach der Hybridisierung mit komplement{\"a}rer Ziel-DNA mit einer Nachweisgrenze im unteren nanomolaren Bereich. Nach der Hybridisierung kann die Regeneration des Sensors mit deionisiertem Wasser durch die Einstellung effektiver Konvektionsbedingungen erreicht werden und erm{\"o}glicht somit eine Wiederverwendbarkeit des Sensors. Untersuchungen zu l{\"a}ngeren Ziel-DNA-Str{\"a}ngen mit einem zur L{\"o}sung exponierten {\"U}berhang demonstrieren die Anwendbarkeit des impedimetrischen Nachweises f{\"u}r l{\"a}ngere Sequenzen. Allerdings resultiert eine zunehmende {\"U}berhangl{\"a}nge in einer verringerten Durchtrittswiderstands{\"a}nderung. Um die Impedanz{\"a}nderung f{\"u}r l{\"a}ngere Ziel-DNA zu erh{\"o}hen, wird die Erkennungssequenzposition ver{\"a}ndert, sodass ein kleiner {\"U}berhang zur Elektrode ausgerichtet ist. Die Ergebnisse legen nahe, dass DNA in direkter N{\"a}he zur Elektrode einen gr{\"o}ßeren Einfluss auf das impedimetrische Signal besitzt als weiter entfernte DNA.}, language = {de} } @article{KagelFrohmeGloekler2019, author = {Kagel, Heike and Frohme, Marcus and Gl{\"o}kler, J{\"o}rn}, title = {Photoacids in biochemical applications}, series = {Journal of Cellular Biotechnology}, volume = {4}, journal = {Journal of Cellular Biotechnology}, number = {1-2}, publisher = {IOS Press}, issn = {2352-3697}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:526-opus4-16123}, pages = {23 -- 30}, year = {2019}, abstract = {BACKGROUND: After excitation with light photoacids can change the pH in a solution by release of a proton. They have been used mostly for excited state proton transfer studies. In this review the general functionality and mechanisms and the subdivision of photoacids is explained. STATE OF THE ART: Different uses of photoacids are described, covering a wide range of various biochemical topics, focusing on biochemical applications. Examples for the introduced subdivisions are covered. CONCLUSIONS AND OUTLOOK: The areas in which photoacids can be employed are diverse. Photoacids have a promising future in biotechnology and biochemistry and should be considered for upcoming applications, especially in non-invasive control of biochemical reactions.}, language = {en} } @misc{StandfussKleinPospisil2013, author = {Standfuß, Christoph and Klein, Andreas and Pospisil, Heike}, title = {Einfluss von Kopienzahlvariationen auf die Tumorentwicklung}, series = {Wissenschaftliche Beitr{\"a}ge 2013}, volume = {17}, journal = {Wissenschaftliche Beitr{\"a}ge 2013}, issn = {0949-8214}, doi = {10.15771/0949-8214_2013_1_5}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:526-opus4-3435}, pages = {27 -- 30}, year = {2013}, abstract = {Tumorentstehung ist ein Prozess, bei dem die Abl{\"a}ufe innerhalb der Zelle schrittweise ver{\"a}ndert werden. Die vielf{\"a}ltigen Interaktionen bei der Tumorentstehung sind jedoch bislang nicht vollst{\"a}ndig erforscht. Bisher wurden vorwiegend Genexpressionsanalysen genutzt, die jedoch nur eine Zeitaufnahme aller Genexpressionen innerhalb der Zelle darstellen und somit allein nicht ausreichend zur Charakterisierung eines Tumors. Wir haben mithilfe von Affymetrix Mouse Diversity Genotyping Microarrays Mausbrustdr{\"u}sengewebe entsprechend unserem Dreistufen-Mausmodell analysiert und die Kopienzahl{\"a}nderungen berechnet. Wir fanden eine zunehmende stufenweise {\"A}nderung von den transgenen zu den Tumorproben. Die Berechnung von chromosomalen Segmenten mit gleicher Kopienzahl zeigte deutliche Fragmentmuster. Unsere Analysen zeigen, dass die Tumorentstehung ein schrittweiser Prozess ist, der sowohl durch Amplifikationen als auch Deletionen chromosomaler Abschnitte definiert ist. Wir fanden charakteristisch konservierte Fragmentierungsmuster und individuelle Unterschiede welche zur Tumorgenese beitragen.}, language = {de} } @misc{GladischSarauliSchaeferetal.2016, author = {Gladisch, Johannes and Sarauli, David and Sch{\"a}fer, Daniel and Dietzel, Birgit and Schulz, Burkhard and Lisdat, Fred}, title = {Elektrogesponnene Polymerfasern als neuartiges Material f{\"u}r die Bioelektrokatalyse des Enzyms Pyrrolochinolinchinon-abh{\"a}ngige Glucosedehydrogenase}, series = {Wissenschaftliche Beitr{\"a}ge 2016}, volume = {20}, journal = {Wissenschaftliche Beitr{\"a}ge 2016}, issn = {0949-8214}, doi = {10.15771/0949-8214_2016_1_2}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:526-opus4-5293}, pages = {15 -- 21}, year = {2016}, abstract = {Es wurde ein dreidimensionales Polymerfasernetzwerk aufgebaut, charakterisiert und anschließend daran das Enzym Pyrrolochinolinchinon-abh{\"a}ngige Glukosedehydrogenase (PQQ)GDH gebunden. Das Polymerfasernetzwerk wurde durch Elektrospinnen einer Mischung des Polymers Polyacrylnitril und verschiedener leitf{\"a}higer Polymere der Polyanilin-Familie auf Indium-Zinn-Oxid-Elektroden aufgebracht. Die so hergestellten Fasermatten erwiesen sich bei mikroskopischen Untersuchungen gleichf{\"o}rmig pr{\"a}pariert und die Faserdurchmesser bewegten sich im Bereich weniger hundert Nanometer. Das Redoxpaar Kaliumhexacyanoferrat (II/III) zeigte an diesen Polymer-Elektrodenstrukturen eine quasi-reversible Elektrochemie. Bei weitergehenden Untersuchungen an den enzymmodifizierten Fasern ((PQQ)GDH) konnten unter Substratzugabe (Glukose) bioelektrokatalytische Str{\"o}me nachgewiesen werden. Das Fasernetzwerk fungiert hier nicht nur als Immobilisierungsmatrix, sondern als auch als Teil des Signalwandlers.}, language = {de} } @misc{SeifertPospisil2014, author = {Seifert, Felix and Pospisil, Heike}, title = {Reannotation des Maize oligonucleotide arrays}, series = {Wissenschaftliche Beitr{\"a}ge 2014}, volume = {18}, journal = {Wissenschaftliche Beitr{\"a}ge 2014}, issn = {0949-8214}, doi = {10.15771/0949-8214_2014_1_4}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:526-opus4-3315}, pages = {33 -- 35}, year = {2014}, abstract = {Die Microarray-Technologie hat sich zu einem etablierten Ansatz der Hochdurchsatz-Genexpressionsanalyse entwickelt. Das „maize oligonucleotide array" (maizearray) ist eine der wenigen Microarray-Plattformen, welche f{\"u}r die genomweite Genexpressionsanalyse von Mais (Zea mays L.) erzeugt wurden. Die Sonden wurden basierend auf ESTs (expressed sequence tags) generiert. Mittlerweile ist die Genomsequenz von Mais verf{\"u}gbar und erm{\"o}glicht eine genauere Annotation dieser Sonden. In dieser Arbeit wurden die Genompositionen aller Sonden und basierend darauf die zugrunde liegenden Gene sowie deren funktionelle Annotation bestimmt. Durch die Analyse konnten Redundanzen und nicht eindeutig bindende Sonden aufgedeckt und gleichzeitig die Zahl der Gene mit funktioneller Annotation verdoppelt werden. Unsere Reannotation wird funktionelle Analysen bereits existierender und zuk{\"u}nftiger Datens{\"a}tze stark verbessern.}, language = {de} } @misc{StiegerFeifelLoksteinetal.2018, author = {Stieger, Kai Ralf and Feifel, Sven Christian and Lokstein, Heiko and Hejazi, Mahdi and Zouni, Athina and Lisdat, Fred}, title = {Biohybride Architekturen f{\"u}r eine effiziente Umwandlung von Licht in elektrische Energie durch Integration von Photosystem I in skalierbare mesopor{\"o}se 3D Elektroden}, series = {Wissenschaftliche Beitr{\"a}ge 2018}, volume = {22}, journal = {Wissenschaftliche Beitr{\"a}ge 2018}, issn = {0949-8214}, doi = {10.15771/0949-8214_2018_2}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:526-opus4-10220}, pages = {17 -- 24}, year = {2018}, abstract = {Die Kombination von fortschrittlichen Materialien und kontrolliertem Oberfl{\"a}chendesign mit komplexen Proteinen aus der nat{\"u}rlichen Photosynthese ist derzeit eines der Hauptthemen bei der Entwicklung von Biohybridsystemen und Biophotovoltaik. In dieser Studie werden transparente makropor{\"o}se Indium-Zinn-Oxid-(μITO-) Elektroden mit dem trimeren Superkomplex Photosystem I (PSI) aus dem Cyanobakterium Thermosynechococcus elongatus sowie dem kleinen Redoxprotein Cytochrom c (Cyt c) kombiniert, um neuartige und effiziente biohybride Photokathoden herzustellen. Mit diesen bis zu 40 μm hohen 3D-Strukturen k{\"o}nnen beide Proteine in einer ann{\"a}hernden Monolage abgeschieden werden und die elektrische Kommunikation mit der Elektrode kann erzielt werden. Der generierte Photostrom folgt dabei linear der kontrollierbaren Schichtdicke der μITO-Elektrode, wobei Stromdichten von bis zu 150 μA cm -2 erhalten werden. Eine effiziente elektrische Kopplung der Proteine kann durch die hohe interne Quanteneffizienz von 30 \% gezeigt werden.}, language = {de} } @inproceedings{RiedelGoebelParaketal.2014, author = {Riedel, Marc and G{\"o}bel, Gero and Parak, Wolfgang J. and Lisdat, Fred}, title = {Light-addressable amperometric electrodes for enzyme sensors based on direct quantum dot-electrode contacts}, publisher = {Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE)}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:526-opus4-15266}, pages = {195 -- 200}, year = {2014}, abstract = {Quantum dots allow the generation of charge carriers upon illumination. When these particles are attached to an electrode a photocurrent can be generated. This allows their use as a light-switchable layer on the surface. The QDs can not only exchange electronics with the electrode, but can also interact with donor or acceptor compounds in solution providing access to the construction of signal chains starting from an analytic molecule. The magnitude and the direction of the photocurrent depend on several factors such as electrode polarization, solution pH and composition. These defined dependencies have been evaluated with respect to the combination of QD-electrodes with enzyme reactions for sensorial purpose. CdSe/ZnS-QD-modified electrodes can be used to follow enzymatic reactions in solution based on the oxygen sensitivity. In order to develop a photoelectrochemical biosensor, e.g. glucose oxidase is immobilized on the CdSe/ZnS-electrode. One immobilization strategy applies the layer-by-layer-technique of GOD and a polyelectrolyte. Photocurrent measurements of such a sensor show a clear concentration dependent behavior. The principle of combing QD oxidase. The sensitivity of quantum dot electrodes can be influenced by additional nanoparticles, but also by multiple layers of the QDs. In another direction of research it can be influenced by additional nanoparticles, but also by multiple layers of the QDs. In another direction of research it can be demonstrated that direct electron transfer from excited quantum dots can be achieved with the redox protein cytochrome c. This allows the detection of the protein, but also interaction partners such as a enzymes or superoxide.}, language = {en} } @article{KoelschHejaziStiegeretal.2018, author = {K{\"o}lsch, Adrian and Hejazi, Mahdi and Stieger, Kai Ralf and Feifel, Sven Christian and Kern, Jan F. and M{\"u}h, Frank and Lisdat, Fred and Lokstein, Heiko and Zouni, Athina}, title = {Insights into the binding behavior of native and non-native cytochromes to photosystem I from Thermosynechococcus elongatus}, series = {Journal of Biological Chemistry}, volume = {293}, journal = {Journal of Biological Chemistry}, number = {23}, issn = {1083-351X}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:526-opus4-12780}, pages = {9090 -- 9100}, year = {2018}, abstract = {The binding of photosystem I (PS I) from Thermosynechococcus elongatus to the native cytochrome (cyt) c6 and cyt c from horse heart (cyt cHH) was analyzed by oxygen consumption measurements, isothermal titration calorimetry (ITC), and rigid body docking combined with electrostatic computations of binding energies. Although PS I has a higher affinity for cyt cHH than for cyt c6, the influence of ionic strength and pH on binding is different in the two cases. ITC and theoretical computations revealed the existence of unspecific binding sites for cyt cHH besides one specific binding site close to P700. Binding to PS I was found to be the same for reduced and oxidized cyt cHH. Based on this information, suitable conditions for cocrystallization of cyt cHH with PS I were found, resulting in crystals with a PS I:cyt cHH ratio of 1:1. A crystal structure at 3.4-{\AA} resolution was obtained, but cyt cHH cannot be identified in the electron density map because of unspecific binding sites and/or high flexibility at the specific binding site. Modeling the binding of cyt c6 to PS I revealed a specific binding site where the distance and orientation of cyt c6 relative to P700 are comparable with cyt c2 from purple bacteria relative to P870. This work provides new insights into the binding modes of different cytochromes to PS I, thus facilitating steps toward solving the PS I-cyt c costructure and a more detailed understanding of natural electron transport processes.}, language = {en} } @misc{WettsteinKanoSchaeferetal.2017, author = {Wettstein, Christoph and Kano, Kenji and Sch{\"a}fer, Daniel and Wollenberger, Ulla and Lisdat, Fred}, title = {Die Flavin-abh{\"a}ngige Fruktosedehydrogenase und Cytochrom c: Elektronentransfer und Sensorstrategien}, series = {Wissenschaftliche Beitr{\"a}ge 2017}, volume = {21}, journal = {Wissenschaftliche Beitr{\"a}ge 2017}, issn = {0949-8214}, doi = {10.15771/0949-8214_2017_2}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:526-opus4-9379}, pages = {13 -- 21}, year = {2017}, abstract = {Die hier durchgef{\"u}hrten Untersuchungen erm{\"o}glichen ein besseres Verst{\"a}ndnis der Elektronentransferprozesse zwischen der Flavin-abh{\"a}ngigen Fruktosedehydrogenase (FDH) und dem Redoxprotein Cytochrom c (Cyt c). Dies liefert im Hinblick auf sensorische Anwendungen wichtige Erkenntnisse f{\"u}r vorteilhafte Sensorarchitekturen und deren Messbedingungen. Es wurden zwei unterschiedliche pH-Optima f{\"u}r die Redoxreaktion der beiden Proteine untereinander entdeckt. Die Reaktion wurde im Weiteren mit Elektroden kombiniert und so eine Fruktose-abh{\"a}ngige Stromantwort detektiert. Dar{\"u}ber hinaus konnten definierte dreidimensionale Sensorarchitekturen der beiden Proteine, mit Hilfe von DNA als zus{\"a}tzlichen biologischen Baustein erzeugt und f{\"u}r die Sensorik genutzt werden.}, language = {de} }