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dc.contributor.advisor Feußner, Ivo Prof. Dr. de
dc.contributor.author Lang, Imke Dorothea de
dc.date.accessioned 2012-04-16T14:50:57Z de
dc.date.available 2013-01-30T23:50:28Z de
dc.date.issued 2007-11-26 de
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-ACE4-3 de
dc.description.abstract Ziel der vorliegenden Arbeit war die Charakterisierung der Fettsäureprofile verschiedener Mikroalgen, um potentielle Kandidaten für industrielle Anwendungen zu finden. Dabei wurden alle zur Verfügung stehenden Algenstämme der Sammlung von Algenkulturen in Göttingen (SAG) untersucht. Der Fokus lag auf den langkettigen Fettsäuren (C14-C24), die mit den entsprechenden Messtechniken (Gaschromatographie und Massenspektrometrie) aufgetrennt und analysiert wurden. Die ermittelten Fettsäureprofile wurden schließlich in einer Datenbank zusammengefasst, in der die analysierten 2347 Mikroalgenstämme und die dazugehörigen Fettsäureprofile enthalten sind. Insgesamt konnten 87 verschiedene Substanzen identifiziert werden, von denen 77 Fettsäuremethylester repräsentieren. Ein weiterer Aspekt der Untersuchung war die Verwendung von Fettsäureprofilen aus Algen als chemotaxonomischer Marker. Erste Vergleiche der ermittelten Fettsäureprofile unterschiedlicher Algenstämme haben gezeigt, dass es kaum Unterschiede zwischen Stämmen einer Art gab, sich das Fettsäureprofil auf Gattungs- und Klassenebene jedoch unterschieden hat. Die mehrfach ungesättigte Fettsäure 18:5n-3 wurde zum Beispiel nur in bestimmten marinen Algenklassen wie den Dinophyceae, Haptophyceae und Raphidophyceae nachgewiesen. Die Fettsäure Pinolensäure hingegen, war spezifisch für Stämme der Gattung Chlamydomonas und Chlamydocapsa.Die erstellte Datenbank wurde dazu verwendet Algenstämme zu ermitteln, die die besondere Fettsäure 18:5n-3 in höheren Anteilen produzieren. Um die Enzyme (Desaturasen und Elongasen) der Biosynthese von mehrfach ungesättigten Fettsäuren zu identifizieren, wurde der Biosyntheseweg von 18:5n-3 mittels extern zugegebenen markierten Fettsäuren bei der Mikroalge Prymnesium parvum analysiert. Die Ergebnisse deuten an, dass in P. parvum die Synthese von 18:5n-3 über Desaturierung von 18:4n-3 durch eine Δ3-Desaturase erfolgt.Der Metabolismus von mehrfach ungesättigten Fettsäuren, insbesondere die Oxylipinsynthese, wurde in zwei Cyanobakterienstämmen in vivo und in vitro untersucht. In Nostoc punctiforme PCC 73102 waren zwei Lipoxygenasen (LOXen) kodiert, in Nostoc sp. PCC7120 (identisch zu SAG 25.82) eine bifunktionelle LOX, wobei der N-terminale Bereich höchste Homologie zu einer Peroxidase zeigte, während der C-Terminus höchste Homologie zu einer LOX zeigte. Die rekombinanten LOXen, NpLOX1 und NpLOX2, aus N. punctiforme wurden als Linoleat-(13S)-LOXen identifiziert. In löslichen Extrakten von N. punctiforme konnten die Enzymprodukte ebenfalls nachgewiesen wurden, jedoch keine weiteren Produkte des Oxylipinstoffwechsels. Die Analyse der rekombinanten bifunktionellen LOX aus N. sp. SAG 25.82 ergab, dass die C terminale LOX-Domäne die Enzymaktivität einer (9R)-LOX zeigte. Der Amino-terminale Bereich zeigte Linoleate Diol Synthase Aktivität, d.h. die Hydroxyfettsäuren aus der LOX-Domänen-Reaktion wurden weiter zu Dihydroxyfettsäuren umgewandelt. In vivo wurden nur LOX-Produkte, die Monohydroxyfettsäuren, nachgewiesen und keine Produkte, die auf eine Aktivität der Amino-terminalen Domäne hinwiesen. de
dc.format.mimetype application/pdf de
dc.language.iso eng de
dc.rights.uri http://webdoc.sub.gwdg.de/diss/copyr_diss.html de
dc.title New fatty acids, oxylipins and volatiles in microalgae de
dc.type doctoralThesis de
dc.title.translated Neue Fettsäuren und Oxylipine in Mikroalgen de
dc.contributor.referee Friedl, Thoma Prof. Dr. de
dc.date.examination 2007-08-24 de
dc.subject.dnb 570 Biowissenschaften, Biologie de
dc.description.abstracteng The main objective of the present thesis was the identification of microalgae producing compounds of high value, in particular polyunsaturated fatty acids (PUFAs) and oxylipins which might be useful for commercial applications. Therefore all available microalgal strains of the Culture Collection of Algae at the University of Göttingen (SAG) were analysed for their long chain FAs (C14-C24) via appropriate techniques (gas-chromatography and mass spectrometry). The large number of data obtained was added into a database, which finally contained 2347 microalgal strains and their corresponding FAs. In total 87 different substances were detected, whereby 77 represent methyl ethers of FAs. As an additional aspect of this investigation the lipid screening was examined for its suitability as a chemotaxonomic marker. An initial comparison of FA profiles of different microalgal strains showed that FA profiles were similar among the same species but different among genera and classes. For example, the polyunsaturated fatty acid (PUFA) 18:5n-3 was found to be specific for the marine algal classes, Dinophyceae, Haptophyceae and Raphidophyceae, whereas the PUFA pinolenic acid was found to be specific for the green algae Chlamydomonas and Chlamydocapsa.The data obtained of FA profiles were then used to identify microalgal strains, which harbour new or interesting polyunsaturated fatty acids (PUFAs), like 18:5n-3 in high amounts. In order to identify novel desaturases and elongases involved in the synthesis of certain FAs, the biosynthetic pathway of 18:5n-3 was investigated by analysing the fate of exogenously fed labelled FAs in Prymnesium parvum. The results obtained indicate that 18:5n-3 may be synthesised via a Δ3-desaturase which introduces a double bond into 18:4n-3.Furthermore the metabolism of PUFAs, in particular the oxylipin formation, was analysed in selected algae. A search of the genomic sequence of the cyanobacteria Nostoc sp. PCC 7120 (identical strain SAG 25.80) and Nostoc punctiforme PCC 73102, suggested one open reading frame encoding putative lipoxygenases (LOXs), which catalyse the initial step of the oxylipin pathway. For N. sp. PCC 7120 a LOX with an amino-terminal extension named NspLOX was identified whereas for N. punctiforme two open reading frames encoding two LOXs named NpLOX1 and NpLOX2 were identified. Individual analysis of recombinant proteins NpLOX1 and NpLOX2 revealed enzymatic activity as a linoleate (13S)-LOX. Analysis of the NspLOX-protein revealed, that the C-terminal LOX domain showed enzymatic activity as a (9R)-LOX. The amino-terminal extension however, showed linoleate diol synthase activity, generating (10E,12E)-9,14-dihydroxy-10,12-octadecadienoic acid as the main product from linoleic acid and (! 10E,12E,14E)-9,16-dihydroxy-10,12,14-octadecatrienoic acid as the main product from α-linolenic acid substrates, respectively. Additionally the function of the LOXs and the oxylipin pathway within these microalgae were analysed in vivo. Soluble extracts of N. sp. and N. punctiforme contained more LOX-derived hydroperoxides in sonified than in non-sonified cells, suggesting an increase of LOX activity upon stress. Furthermore in both strains only hydroperoxy fatty acids were detectable as endogenous oxylipins, indicating that these organisms were only capable to form oxylipins that derive directly from (13S) or (9R)-LOX. de
dc.subject.topic Mathematics and Computer Science de
dc.subject.ger Mikroalgen de
dc.subject.ger Lipoxygenasen de
dc.subject.ger mehrfach ungesättigte Fettsäuren de
dc.subject.ger Oxylipine de
dc.subject.eng Microalgae de
dc.subject.eng Lipoxygenase de
dc.subject.eng PUFA de
dc.subject.eng Oxylipins de
dc.subject.bk 42.13 de
dc.subject.bk 42.35 de
dc.subject.bk 42.4 de
dc.subject.bk 42.49 de
dc.subject.bk 42.50 de
dc.identifier.urn urn:nbn:de:gbv:7-webdoc-1637-7 de
dc.identifier.purl webdoc-1637 de
dc.affiliation.institute Biologische Fakultät inkl. Psychologie de
dc.subject.gokfull WR 500: Biotechnologie mit Pflanzen {Biologie, Biotechnologie} de
dc.subject.gokfull WF 200: Molekularbiologie de
dc.subject.gokfull WA 330: Chromatographie {Biologie} de
dc.subject.gokfull SXH 000: Fette, Fettsäuren, Lipoide, Lipide {Biochemie} de
dc.identifier.ppn 587187697 de

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