In westlichen Industrieländern stellt Schlaganfall eine der häufigsten Todesursachen dar und ist hauptursächlich für körperliche Behinderung. In einem hohen Maße kann Schlaganfall auf genetische Faktoren zurückgeführt werden, weshalb kürzlich eine genomweite Assoziationsstudie (GWAS) in der METASTROKE-Kohorte für ischämischen Schlaganfall durchgeführt wurde. Hierbei konnte die Chromosomenregion 7p21.1 als bisher stärkster Risikolokus für atherosklerotischen Schlaganfall identifiziert werden. Diese Region umfasst das Ende des HDAC9-Gens und den benachbarten intergenischen Bereich stromaufwärts der Gene TWIST1 und FERD3L. Der Haupt-SNP rs2107595 kolokalisiert mit einem DNase I-hypersensitiven Bereich sowie Histonmodifikations-Hotspots und könnte somit genregulatorische Konsequenzen besitzen.

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit durchgeführte Genexpressionsstudien in humanen Blutzellen ergaben eine Dosis-abhängige Korrelation der HDAC9 mRNA-Spiegel mit dem rs2107595-Risikoallel. HDAC9 gehört zur Familie der Histondeacetylasen, die v.a. bei der Transkription eine wichtige Rolle spielen. Das rs2107595-Risikoallel verändert ein bioinformatisch vorhergesagtes Bindemotiv für E2F-Transkriptionsfaktoren, das beim häufigen Allel intakt ist. Untersuchungen der transkriptionellen Kapazität dieser Bindungsstelle zeigten eine erhöhte Aktivität des häufigen Allels im Vergleich zum Risikoallel.

Zur Identifizierung dafür verantwortlicher DNA-interagierender Proteine wurde in Kollaboration mit dem Max-Planck-Institut für Biochemie, Martinsried eine proteomweite Analyse von SNPs (PWAS) durchgeführt. Hierbei wurden die Proteine E2F3, E2F4, TFDP1 und Rb1 mit präferentieller Bindung an das häufige rs2107595-Allel identifiziert. E2F/TFDP/Rb-Komplexe sind ein zentraler Bestandteil des G1/S-Übergangs im Zellzyklus und regulieren somit die Zellproliferation. In gain- und loss-of-function-Experimenten von E2F3, E2F4 und der Rb-Proteinfamilie in humanen Zelllinien mit verschiedenen Genotypen für rs2107595 konnte eine unterschiedliche Regulation der HDAC9-Expression beobachtet werden. Nach Zellzyklus-Synchronisation konnten erhöhte HDAC9-Spiegel im Zeitraum der aktiven Phase von E2F3 gezeigt werden, was den Befund einer Regulation durch den E2F3/TFDP1/Rb1-Komplex stützt.

Ein erhöhtes Risiko für Schlaganfall könnte also durch eine Risikoallel-vermittelte Störung dieses genregulatorischen Mechanismus entstehen.

Hybrid solar cells based on nanoparticulate TiO2, dye and poly(3-hexylthiophene) are a common benchmark in the field of solid-state dye-sensitized solar cells. One-dimensionally nanostructured titanium dioxide is expected to enhance power-conversion efficiency (PCE) due to a high surface area combined with a direct path for electrons from the active interface to the back electrode. However, current devices do not meet those expectations and cannot surpass their mesoporous counterparts. This work approaches

the problem by detailed investigation of diverse nanostructures on a nanoscale by advanced transmission electron microscopy (TEM). Anodized TiO2 nanotubes are analyzed concerning their crystallinity. An unexpectedly large grain size is found, and its implication is shown by corresponding solar cell characteristics which feature an above-average fill factor. Quasi-single crystalline rutile nanowires are grown hydrothermally, and a peculiar defect structure consisting of free internal surfaces is revealed. A growth model based on Coulombic repulsion and steric hindrance is developed to explain the resulting V-shaped defect cascade. The influence of the defects on solar cell performance is investigated and interpreted by a combination of TEM, electronic device characterization and photoluminescence spectroscopy, including lifetime measurements. A specific annealing treatment is proposed to counter the defects, suppressing several loss mechanisms and resulting in an improvement of PCEs by 35 %. Simultaneously, a process is developed to streamline electron-tomographic reconstruction of complex nanoparticles. Its suitability is

demonstrated by the reconstruction of a gold nanostar and a number of iron-based particles distributed on few-layered graphene.