Search for genes involved in the synthesis of poly(L-malate) in the plasmodium of Physarum polycephalum

Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Open Access Type:	Primary Publication
Date:	1 December 2005
Referee:	E. (Prof. Dr.) Holler
Date of exam:	16 December 2004
Institutions:	Biology, Preclinical Medicine > Institut für Biophysik und physikalische Biochemie > Alumni or Retired > Prof. Dr. Eggehard Holler
Keywords:	Biopolymere , Schleimpilze , Physarum polycephalum , SSH , dsRNA , L-Malat , GPoly(en-Expression , Physarum polycephalum , SSH , dsRNA , poly(L-malate) , gene expression
Dewey Decimal Classification:	500 Science > 570 Life sciences
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Item ID:	10278

Abstract (English)

The accellular slime mold Physarum polycephalum is characterized by two distinctive growth phases: uninucleate amoebae and multinucleate syncytial plasmodia. These two cell types differ in cellular organization, behaviour and gene expression. Plasmodium distinguishes from other stages of the life cycle by the production of an unusual polyester, ß-poly(L-malate) (PMLA). The polymer is concentrated ...

Abstract (English)

The accellular slime mold Physarum polycephalum is characterized by two distinctive growth phases: uninucleate amoebae and multinucleate syncytial plasmodia. These two cell types differ in cellular organization, behaviour and gene expression. Plasmodium distinguishes from other stages of the life cycle by the production of an unusual polyester, ß-poly(L-malate) (PMLA). The polymer is concentrated in the nuclei and has been proposed to function as storage molecule and a mobile matrix for nuclear proteins. However, little is known about genes involved in the biosynthetic pathway of this polymer. The aim of this work was to identify differentially expressed genes, which may play a role in the synthesis and degradation of the polymer and to clarify whether the synthesis of polymalatase is regulated at transcriptional or translational level. Three plasmodium-specific transcripts were obtained after the so-called �suppression subtractive hybridization�. Three plasmodium-specific cDNAs were found with one showing high homology to Spherulin 2b. Knock-down assays indicated that the production of PMLA in macroplasmodia injected with dsRNA derived from this transcript significantly reduced. Thus, PMLA probably plays an important role in the induction of spherulation. PMLA hydrolase is the only one enzyme from the biosynthetic pathway that is well characterized. Real-time PCR analysis of polymalatase transcript showed that the level of cDNA was significantly reduced in amoebae and spherules. Together with the presence of several binding sites for known transcription factors, it is likely that polymalatase is regulated at transcriptional level.

Translation of the abstract (German)

Physarum polycephalum gehört zu den echten Schleimpilzen und weist zwei Lebensformen auf: die vielkernigen Plasmodien, sowie die einkernige haploide Amöbe. Plasmodium ist unter anderem durch die Produktion vom ß-Poly(L-Malat) (PMLA) charakterisiert. PMLA tritt in großer Menge im Kern auf und fungiert möglicherweise als Speicherplatz bzw. als Transportsystem für nukleare Proteine. Über die Gene, ...

Translation of the abstract (German)

Physarum polycephalum gehört zu den echten Schleimpilzen und weist zwei
Lebensformen auf: die vielkernigen Plasmodien, sowie die einkernige haploide Amöbe. Plasmodium ist unter anderem durch die Produktion vom ß-Poly(L-Malat) (PMLA) charakterisiert. PMLA tritt in großer Menge im Kern auf und fungiert möglicherweise als Speicherplatz bzw. als Transportsystem für nukleare Proteine. Über die Gene, die an der Biosynthese von dem polymer beteiligt sind, ist wenig bekannt. Das Ziel dieser Arbeit war in erster Linie, differentiell exprimierte Gene zu finden, die möglicherweise bei der Synthese vom PMLA eine wichtige Rolle spielen. Weiterhin galt, herauszufinden, ob die Synthese vom PMLA abbauenden Enzym (Polymalatase) auf der Ebene der Transkription oder translationell geregelt wird. Drei plasmodium spezifische cDNAs konnte mittels der sog. �suppressive substraktive Hybridizierung� isoliert werden, wobei eine davon eine hohe Ähnlichkeit mit Spherulin 2b aufweist. Knock-down Versuche mit spezifischer dsRNA gegen dieses Gen, führte zur deutlichen Abnahme der PMLA Produktion. Es ist also möglich, dass ß-Poly(L-Malate) auch in der Induktion von Spherulation verwickelt ist. Polymalatase ist als einziges Enzym aus der Biosynthese von PMLA weitgehend charakterisiert. Real-time PCR hat ergeben, dass cDNA Menge vom Polymalatase in Amöben und Spherulen deutlich abnimmt. Zusammen mit dem Befund, dass genomische DNA Sequenz von Polymalatase zahlreiche Bindungsstellen für bekannte Transkriptionsfaktoren aufweist, erfolgt die Synthese vom Polymalatase vermutlich auf der Ebene der Transkription.

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