Genome Sequence Analysis and Characterization of Recombinant Enzymes from the Thermoacidophilic Archaeon Picrophilus torridus
Sequenzierung und Analyse des Genoms des thermoacidophilen Archaeons Picrophilus torridus und Charakterisierung von rekombinant hergestellten Enzymen dieses Organismus
Angel Angelov
Doctoral thesis
Date of Examination:
2004-06-29
Date of issue:
2004-09-16
Advisor:
Liebl, Wolfgang Prof. Dr.
Referee:
Gottschalk, Gerhard Prof. Dr.
Persistent Address: http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-ACD9-E
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Name:
angelov.pdf
Size:
2,6 MB
Format:
PDF
Description:
Dissertation
Abstract
English
Picrophilus torridus is a thermo- and acidophilic archaeon which grows optimally at 60°C and pH 0.7 and thus represents the most acidophilic organism known so far. In the frame of the current work the complete genome sequence of P. torridus was determined followed by analysis of the identified genes and the possible metabolic pathways which they possibly encode. The information obtained from the genome was further interpreted with respect to the unique characteristics of the organism. In particular, it was anticipated that the genome sequence of P.torridus would allow a more intense examination of the evolutionary relations among organisms that share similar extreme growth conditions under the special consideration of lateral gene transfer. In order to further investigate the adaptation mechanisms allowing the organism to survive at low pH values, several P. torridus open reading frames were selected for heterologous expression. Standard (E. coli) as well as alternative (S. solfataricus and S. cerevisiae) expression systems were used. Two recombinant enzymes were produced and purified, i.e., α-glucosidase (MalP) and glucose-1-dehydrogenase (GdhA), and biochemically characterised.
Keywords: archaea; acidophile; genome; glucose dehydrogenase; maltase
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Picrophilus torridus ist ein thermo- und acidophiles Archaebacterium, welches mit seinen Wachstumsoptimum bei 60 °C und pH 0,7 den bislang acidophilsten bekannten Organismus repräsentiert. Im Rahmen dieser Arbeit wurde das komplette Genom von P. torridus sequenziert und im Anschluss die identifizierten Gene und die von ihnen potenziell codierten Stoffwechselwege analysiert. Die durch das Genom gewonnenen Informationen wurden im Hinblick auf die einzigartigen Eigenschaften des Organismus interpretiert. Insbesondere war zu erwarten, dass die Genomsequenz von P. torridus eine intensivere Untersuchung der evolutionären Verwandtschaft und des lateralen Gentransfers von Organismen ermöglichen würde, die ähnlich extreme Wachstumsbedingungen haben. Um die Anpassungsmechanismen, die dem Organismus das Überleben bei niedrigen pH Werten erlauben, näher zu untersuchen, wurden mehrere P. torridus Leserahmen zur heterologen Expression ausgewählt. Dabei wurden Standard- (E. coli) und alternative Expressionssysteme (S. solfataricus und S. cerevisiae) verwendet. Zwei rekombinante Enzyme, eine α-Glucosidase (MalP) und eine Glucose-1-Dehydrogenase (GdhA), wurden produziert, aufgereinigt und biochemisch charakterisiert.
Schlagwörter: archaea; acidophile; genom; glucose dehydrogenase; maltase
