| Lizenz: Veröffentlichungsvertrag für Publikationen mit Print on Demand (1MB) |
- URN zum Zitieren dieses Dokuments:
- urn:nbn:de:bvb:355-opus-8458
- DOI zum Zitieren dieses Dokuments:
- 10.5283/epub.10675
| Dokumentenart: | Hochschulschrift der Universität Regensburg (Dissertation) |
|---|---|
| Open Access Art: | Primärpublikation |
| Datum: | 24 Juli 2008 |
| Begutachter (Erstgutachter): | Michael (Prof. Dr.) Thomm |
| Tag der Prüfung: | 18 Juli 2007 |
| Institutionen: | Biologie und Vorklinische Medizin > Institut für Biochemie, Genetik und Mikrobiologie > Lehrstuhl für Mikrobiologie (Archaeenzentrum) > Prof. Dr. Michael Thomm |
| Stichwörter / Keywords: | Archaebakterien , Parasit , anaerober Stoffwechsel , Ether-Lipide , Histone , Kohlendioxidfixierung , Wirt , Membranlipide , Ignicoccus hospitalis , Nanoarchaeum equitans , archaea , anaerobic metabolism , co2 fixation , lipids , histones |
| Dewey-Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 570 Biowissenschaften, Biologie |
| Status: | Veröffentlicht |
| Begutachtet: | Ja, diese Version wurde begutachtet |
| An der Universität Regensburg entstanden: | Ja |
| Dokumenten-ID: | 10675 |
Zusammenfassung (Deutsch)
Biosynthesewege in I. hospitalis wurden durch eine Kombination aus drei voneinander unabhängigen Methoden (enzymatische Analysen, Genomanalysen und 13C-Langzeit-Markierungen von Aminosäuren) untersucht. Dabei konnte gezeigt werden, dass sich I. hospitalis eines bisher unbekannten CO2-Fixierungswegs bedient. Der erste CO2-Fixierungsschritt ist offensichtlich die Carboxylierung von Acetyl-CoA zu ...
Zusammenfassung (Deutsch)
Biosynthesewege in I. hospitalis wurden durch eine Kombination aus drei voneinander unabhängigen Methoden (enzymatische Analysen, Genomanalysen und 13C-Langzeit-Markierungen von Aminosäuren) untersucht. Dabei konnte gezeigt werden, dass sich I. hospitalis eines bisher unbekannten CO2-Fixierungswegs bedient. Der erste CO2-Fixierungsschritt ist offensichtlich die Carboxylierung von Acetyl-CoA zu Pyruvat, welches zu PEP umgewandelt wird. Den zweiten CO2-Fixierungsschritt stellt die Carboxylierung von PEP zu Oxalacetat dar. Oxalacetat mündet in einen unvollständigen Citrat-Zyklus, dem die 2-Oxoglutarat:Akzeptor-Oxidoreduktase fehlt. Bisher ungeklärt ist die Regeneration/Synthese des primären CO2-Akzeptors Acetyl-CoA. Ob der unvollständige Citrat-Zyklus an der Regeneration des Acetats beteilig ist, oder nur anabolen Zwecken dient, ist Gegenstand der aktuellen Forschung. Des Weiteren wurde gezeigt, dass I. hospitalis über eine re-spezifische Citrat-Synthase verfügt. Die Gluconeogenese scheint in I. hospitalis über einen rückwärts gerichteten (modifizierten) Embden-Meyerhoff-Weg stattzufinden. Die Biosynthese von Pentosephosphaten erfolgt wahrscheinlich über eine Deformylierung von Hexosephosphat, über den Ribulose-Monophosphat-Weg. I. hospitalis fehlen vermutlich alle glycolytischen Wege zur Gewinnung von Energie oder Zellbausteinen aus Zuckern. Die Aminosäure-Biosynthesewege verlaufen in I. hospitalis für die meisten Aminosäuren über die bekannten, konventionellen Wege. Aromatische Aminosäuren werden über den konventionellen Shikimat-Weg und nicht über den kürzlich beschriebenen Aspartat-Semialdehyd-Weg synthetisiert. Zur Synthese von Lysin wird offensichtlich der 2-Aminoadipatweg genutzt, der bisher nur bei primitiven Eukaryota, Bacteria der Gattung Thermus und dem Crenarchaeum Thermoproteus neutrophilus entdeckt wurde. Die Synthese von Isoleucin erfolgt den hier gezeigten Ergebnissen nach über den Citramalat-Weg, der bisher ausschließlich in Bacteria der Gattung Leptospira, methanogenen Archaea und Thermoproteus neutrophilus gefunden wurde.
Die Membranen von I. hospitalis und N. equitans wurden mittels GC-MS und LC-MS auf ihre Lipidzusammensetzung hin untersucht. Dabei wurden sowohl die Kohlenwasserstoffketten und die Zucker der Lipide (GC-MS), als auch die intakten polaren Lipide (LC-MS) bestimmt. Die Membranen wiesen eine einfache Lipidzusammensetzung aus Glycerin-Diphytan-Diether- und Glycerin-Dibiphytan-Glycerin-Tetraetherlipiden auf, die glycosyliert (mit Mannose oder Glucoseresten) und phosphoryliert sein konnten. Vergleichende Lipidanalysen zeigten, dass N. equitans seine Lipide offensichtlich vollständig von seinem Wirt I. hospitalis übernimmt. Auf welche Weise dieser Lipidtransfer stattfindet, ist ungeklärt. Spezifische Biomarker wurden für keinen der beiden Organismen detektiert. I. hospitalis-Zellen, die bei der minimalen, optimalen und maximalen Wachstumstemperatur gezüchtet wurden, zeigten einen Abfall des Tetraetherlipid-Anteils von der optimalen zur minimalen/maximalen Wachstumstemperatur. Ein erhöhter Tetraetherlipid-Anteil ist in I. hospitalis somit nicht zur Aufrechterhaltung der Membranstabilität bei erhöhten Temperaturen erforderlich.
Die mutmaßlichen Histongene Neq288 und Neq348 von N. equitans wurden in E. coli exprimiert. Nach Aufreinigung der rekombinanten Histone zeigten Dimerisierungs- und DNA-Kompaktierungsanalysen, dass die Gene für funktionelle Histone kodieren. NEQ288 weist im Gegensatz zu allen anderen archaeellen Histonen einen Lysinrest in Loop 1 auf, welchem bei eukaryotischen Histonen eine wichtige Rolle bei DNA-Bindung und Kompaktierung zugeschrieben wird. In den hier durchgeführten Tests wies rNEQ288 tatsächlich eher eukaryotische als archaeelle Kompaktierungseigenschaften auf: rNEQ288 band an DNA, führte jedoch nicht zu einer Kompaktierung. In äquimolaren Mischungen aus rNEQ348 und rNEQ288 fand hingegen eine DNA-Kompaktierung statt die stärker war, als für die gleiche Menge an rNEQ348 allein. Die genauen Ursachen sind Gegenstand weiterer Forschung.
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
Biosynthetic pathways of I. hospitalis were analyzed by a combination of three independent methods (enzymatic analyses, genome analyses and 13C-longtime labelling of amino acids). It could be shown that I. hospitalis uses a so far unknown way of CO2 fixation. The first CO2 fixating step is the reductive carboxylation of acetyl-CoA to pyruvate, which is converted into PEP. The second CO2 fixation ...
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
Biosynthetic pathways of I. hospitalis were analyzed by a combination of three independent methods (enzymatic analyses, genome analyses and 13C-longtime labelling of amino acids). It could be shown that I. hospitalis uses a so far unknown way of CO2 fixation. The first CO2 fixating step is the reductive carboxylation of acetyl-CoA to pyruvate, which is converted into PEP. The second CO2 fixation reaciton ist he carboxylation of PEP into oxaloacetate. Oxaloacetate i spart of an incomplete citric acid cycle, lacking activity of a 2-oxoglutarate:acceptor-oxidoreductase. The regeneration of the primary CO2 acceptor, acetyl-CoA, has not been clarified yet. Whether the incomplete citric acid cycle just serves for anabolic purposes or whether it is involved in the regeneration of acetyl-CoA is object of current studies. It was further shown that a re-specific citrate synthase is operating in I. hospitalis. Gluconeogenesis proceeds via a reversed, modified Embden-Meyerhoff pathway. Biosynthesis of pentosephosphates obviously proceeds via a deformylation of hexulose-phosphate in the Ribulose-Monophosphate pathway. I. hospitalis seems to lack all glycolytic pathways. For the biosynthesis of most aminoacids I. hospitalis uses the common pathways. Aromatic amino acids are synthesized via the conventional Shikimate pathway and not via the recently described spartate-Semialdehyde pathway. For biosynthesis of lysine I. hospitalis uses the 2-Aminoadipate pathway which so far was only detected in higher fungi, bacteria of the genus Thermus and in the Archaeum Thermoproteus neutrophilus. The biosynthesis of isoleucine proceeds via the Citramalate pathway which was only detected in bacteria of the genus Leptospira, methanogenic archaea and Thermoproteus neutrophilus.
The membranes of I. hospitalis and N. equitans were analysed for their lipid composition by GC-MS and LC-MS. With these methods hydrocarbons, sugar residues as well as intact polar lipids were determined. The membrane of both organisms showed a very simple lipid composition of glycerine-diphytane-diether- and glycerine-dibiphytane-glycerine-tetraether lipids which could be glycosylated (mannose or glucose residues) and phosphorylated. Comparative lipid analyses indicated that N. equitans obtains its lipids from its host I. hospitalis. It is unclear how this lipid transfer happens. Specific biomarkers were not detected for any of the two organisms. I. hospitalis-Zellen, cultivated at minimal, optimal and maximal growth temperature showed a decrease of tetraethers in their membranes from the optimal growth temperature compared to the minimal/maximal growth temperature. An increase in the amount of tetraethers is obviously not necessary for maintaining membrane stability at high temperatures in I. hospitalis.
The putative histone encoding genes Neq288 und Neq348 of N. equitans were expressed in E. coli. After purification of the recombinant proteins dimerisation and compaction studies demonstrated that both genes encode for functional histones. In contrast to all other known archaeal histones, NEQ288 exhibits a lysine residue in loop 1. A lysine in this position has an important function at DNA binding and compaction at eukaryotic histones. Recombinant expressed NEQ288 indeed showed more eukaryotic that archaea like compaction features. : It bound to DNA, but this did not result in a compaction of DNA. However, in equimolar mixtures of rNEQ348 and rNEQ288 compaction was stronger than for the same amount of rNEQ348 alone.
Metadaten zuletzt geändert: 26 Nov 2020 12:37
Nur für Besitzer und Autoren: Kontrollseite des Eintrags
Downloadstatistik