Untersuchung der Flagellen von Pyrococcus furiosus

Dokumentenart:	Hochschulschrift der Universität Regensburg (Dissertation)
Open Access Art:	Primärpublikation
Datum:	9 April 2008
Begutachter (Erstgutachter):	Reinhard (Prof. Dr.) Wirth
Tag der Prüfung:	15 Januar 2008
Institutionen:	Biologie und Vorklinische Medizin > Institut für Biochemie, Genetik und Mikrobiologie > Lehrstuhl für Mikrobiologie (Archaeenzentrum) > Prof. Dr. Reinhard Wirth
Stichwörter / Keywords:	Geißel <Biologie> , Assembly , Flagelline , Pyrococcus furiosus , Archaebakterien , Biofilm , Adhäsion , Motilität , molekularer Kleber , Biokleber , Kotranskription , Archaea , molecular glue , biological glue , cotranscription , archaea
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:	10717

Zusammenfassung (Deutsch)

Bei Pyrococcus furiosus, der rasenden Feuerkugel, handelt es sich um ein motiles Archaeum. Die bis zu 50 Flagellen, die pro Zelle vorliegen können, wurden mit der Motilität in Verbindung gebracht. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass die Flagellen von P. furiosus als ein multifunktionelles Organell dienen können, welche nicht nur die Fähigkeit zum Schwimmen verleihen. Die ...

Zusammenfassung (Deutsch)

Bei Pyrococcus furiosus, der rasenden Feuerkugel, handelt es sich um ein motiles Archaeum. Die bis zu 50 Flagellen, die pro Zelle vorliegen können, wurden mit der Motilität in Verbindung gebracht. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass die Flagellen von P. furiosus als ein multifunktionelles Organell dienen können, welche nicht nur die Fähigkeit zum Schwimmen verleihen. Die Flagellen sind für eine bislang einzigartige Vernetzung einzelner Zellen untereinander, aber auch in größeren Ansammlungen von Zellen verantwortlich. Dies führt letztendlich zur Ausbildung eines Biofilms. Die neuartige Verbindung zwischen den Zellen wird dabei von dem Flagellenbüschel einer Zelle hergestellt, wobei das gesamte Büschel an einer zweiten Zelle inseriert und die Zellen somit verbunden werden.
Die Flagellen weisen zudem die Fähigkeit zur Anheftung an verschiedensten Oberflächen auf. Die Anheftung geschieht dabei selektiv, wobei es zur Bevorzugung oder Diskriminierung von Oberflächen kommen kann. Die getesteten Materialien (=Oberflächen) wurden dabei breit gefächert ausgewählt, auch im Hinblick auf eine mögliche industrielle Nutzung der Flagellinproteine innerhalb der Nano(bio)technologie als neuartigen, hitzestabilen �Biokleber�.
Des Weiteren wurde eine systematische und detaillierte Studie zum Verlauf der Transkription des fla-Genclusters von P. furiosus erstellt. Die archaeelle Flagelle wird vermutlich ähnlich dem Mechanismus der bakteriellen Typ IV Pili von der Basis her assembliert, was einen Gegensatz zur Assemblierung der bakteriellen Geißel darstellt. Diese bereits lange bestehende Hypothese wird durch die durchgeführten Untersuchungen der (Ko)Transkriptionsmuster der Gene innerhalb dieses fla-Genlcusters unterstützt. Es konnte gezeigt werden, dass es im Verlauf der Wachstumskurve zu unterschiedlichen Transkriptionsmustern kommt. Es findet eine zeitnahe Kotranskription der wohl jeweils benötigten Komponenten zum Aufbau der Flagelle statt. Zunächst kommt es am Beginn der Wachstumskurve vorwiegend zur Expression des Hauptflagellins, welches für die Assemblierung des Hauptanteils der Flagelle benötigt wird. Weiterhin werden Proteine gefunden, die als membranständige bzw. membranassoziierte Proteine vermutlich als Assemblierungsbasis des Filaments und für den Transportmechanismus über die Membran dienen könnten. Im weiteren Verlauf der Wachstumskurve werden alle weiteren Komponenten transkribiert, die wohl für die Assemblierung der Nebenflagelline oder möglicherweise des Antriebs benötigt werden. Es konnte gezeigt werden, dass es nicht nur zur (Ko)Transkription von fla-Genen kommt. Einen weiteren neuen Aspekt stellt die Kotranskription der fla-Gene mit weiteren stromabwärts gelegenen Genen dar. Diese Proteine dienen vermutlich der Modifizierung einzelner Fla-Proteine bzw. der Regulation der Transkription.

Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)

Pyrococcus furiosus ("rushing fireball"), an archaeal coccus, was named for the ability to rapidly swim. Up to 50 flagella per cell are associated with this motility. It is shown, that the flagella of Pyrococcus furiosus are multifunctional organelles. They are not only used for swimming motility, but also for the formation of microcolonies with cells interconnected by flagella and adhering to ...

Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)

Pyrococcus furiosus ("rushing fireball"), an archaeal coccus, was named for the ability to rapidly swim. Up to 50 flagella per cell are associated with this motility. It is shown, that the flagella of Pyrococcus furiosus are multifunctional organelles. They are not only used for swimming motility, but also for the formation of microcolonies with cells interconnected by flagella and adhering to solid supports. We found that these flagella can aggregate into cable-like structures, forming cell-cell connections between cells. The flagella also show the ability to adhere to different surfaces. Adhesion seems to be selective in case of rejection or preference of different surfaces. A great variety of surfaces (materials) was tested with respect to a possible industrial application of the flagellin proteins for Nano(bio)technology purposes as a new, heat-stable "bioglue".
Furthermore the transcription pattern of the fla-genecluster were analyzed. The assembly of the archaeal flagella seems to be similar to the assembly of the bacterial type IV pili. The different transcription pattern in the course of the growth curve is likely to support this thesis. Not only flagellin genes are cotranscribed, but also cotranscription of flagellin genes with downstream and upstream genes was found. The accessory proteins presumably are used for the modification of single fla-proteins or for the regulation of the transcription.

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