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Amino Acid Biosynthesis and the COP9 Signalosome in Aspergillus nidulans

Regulatory Networks in a Filamentous Fungus

dc.contributor.advisorBraus, Gerhard Prof. Dr.de
dc.contributor.authorBusch, Silkede
dc.date.accessioned2012-04-16T14:55:55Zde
dc.date.available2013-01-30T23:50:38Zde
dc.date.issued2003-01-30de
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-AE62-6de
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-556
dc.description.abstractDer filamentoese Pilz Aspergillus nidulans ist ein eukaryontischer Modellorganismus mit vielseitigem Metabolismus und Entwicklungspotential. Diese Arbeit befasst sich mit der Auswirkung von veränderten Enzymaktivitäten innerhalb zweier regulatorischer Netzwerke auf den pilzlichen Organismus. Das System der "Allgemeinen Kontrolle" sichert in Pilzen die Biosynthese von Aminosäuren unter entsprechenden Mangelbedingungen. Das COP9 Signalosom ist Teil eines regulatorischen Netzwerkes welches essentiell für Entwicklungsvorgänge in höheren Eukaryonten ist. Komponenten aus beiden Systemen wurden aus A. nidulans isoliert und ihr Einfluss auf physiologische und metabolische Prozesse untersucht.Die beiden AminosSure-Biosynthesegene hisB und lysA wurden als Zielgene der Allgemeinen Kontrolle identifiziert. Die Imidazol Glycerolphophat Dehydratase HISB (E.C. 4.2.1.19) ist essentiell für die Histidin Biosynthese. Ein hisB-Deletionsstamm wächst wenn geringe Histidinmengen supplementiert werden, anders als beim Wildtyp zeigt er unter diesen Bedingungen jedoch eine aktivierte Allgemeine Kontrolle und arretiert seine sexuelle Entwicklung auf der Stufe der Mikro-Cleistothecien. Durch hohe Mengen an Histidin kann das Kontrollsystem abgeschaltet und die Entwicklungsblockade aufgehoben werden. Dies weist auf eine Verbindung zwischen dem regulatorischen Netzwerk der Aminosäure-Biosynthese und der sexuellen Fruchtkörper-Bildung von A. nidulans hin.Das lysA-Gen kodiert fuer die Saccharopine Dehydratase (E.C. 1.5.1.7), welche den letzten Schritt der Lysin-Bildung des verzweigten Lysin/Penicillin-Biosyntheseweges katalysiert. Die Transkription von lysA wird bei Aminosäure-Mangel durch die Allgemeine Kontrolle erhöht, wohingegen die Transkription des lysF-Gens, welches im gemeinsamen Teil des Syntheseweges agiert, sowie die Penicillin Produktion negativ beeinflusst werden. Das regulatorischen Netzwerk der Aminosäure-Biosynthese ist demnach an einer Co-Regulation zwischen Primär und SekundSrmetabolismus in A. nidulans beteiligt.Das COP9 Signalosom ist ein Multiprotein-Komplex mit mindestens zwei assoziierten EnzymaktivitSten, eine Proteinkinase und eine Deneddylase, welche zur Regulation gezielter Proteindegradation beitragen. Mit csnD und csnE konnten Gene der CSN-Untereinheiten vier und fnf erstmals aus einem filamentösen Pilz isoliert werden. Deletion von csnD oder csnE führte zu multiplen mutanten Phaenotypen. Diese lassen darauf schliessen, dass das COP9 Signalosom in A. nidulans an der Repression von Pigmentbildung und dem Erhalt von ZellpolariSt in vegetativen Zellen sowie an der Lichtabhängigkeit der Reproduktionszyklen und dem Abschluss der sexuellen Entwicklung beteiligt ist.Die Ergebnisse zeigen, dass Veränderungen in einzelnen Enzymaktivitäten innerhalb komplexer genetischer Netzwerke Auswirkungen auf Metabolismus und Entwicklungvorgängen des pilzlichen Organismus haben, und lassen vermuten, dass die einzelnen Regulationskreise miteinander verbunden sind.de
dc.format.mimetypeapplication/pdfde
dc.language.isoengde
dc.rights.urihttp://webdoc.sub.gwdg.de/diss/copyrdiss.htmde
dc.titleAmino Acid Biosynthesis and the COP9 Signalosome in Aspergillus nidulansde
dc.title.alternativeRegulatory Networks in a Filamentous Fungusde
dc.typedoctoralThesisde
dc.title.translatedAminosäurebiosynthese und das COP9 Signalosom in Aspergillus nidulansde
dc.contributor.refereeGottschalk, Gerhard Prof. Dr.de
dc.date.examination2002-10-31de
dc.subject.dnb570 Biowissenschaften, Biologiede
dc.description.abstractengThe filamentous fungus Aspergillus nidulans represents an eukaryotic model system versatile in metabolism and developmental properties. This work focuses on the impact of modified enzyme activities whithin two regulatory networks on the fungal organism. The cross-pathway control ensures proper biosynthesis of amino acids upon corresponding starvation conditions in fungi. The COP9 signalosome is part of a regulatory network which is essential for the development of higher eukaryotes. Components of both systems have been isolated from A. nidulans and their contribution to the molecular control of physiology and morphology was examined.Two amino acid biosynthesis genes, hisB and lysA, have been identified as target genes of the cross-pathway control. HISB, the imidazole glycerol-phosphate dehydratase (E.C. 4.2.1.19), is essential for histidine biosynthesis. Supplemen-tation of a hisB deletion strain with traces of histidine enables growth of this auxotrophic strain. In contrast to the wild-type grown under the same conditions, this strain exhibits an induced cross-pathway control and arrests sexual development at the level of micro-cleistothecia. When high histidine supply represses the cross-pathway control, the sexual cycle can be complete. This indicates a link between the regulatory network of amino acid biosynthesis and sexual development in A. nidulans.The lysA gene, encoding saccharopine dehydratase (E.C. 1.5.1.7), catalyses the ultimate step of lysine formation in the branched lysine/penicillin biosynthesis pathway. Transcription of lysA is increased upon amino acid starvation due to an activated cross-pathway control, whereas the lysF gene of the pathway"s common stem as well as penicillin production were negatively affected. Thus, the regulatory network of amino acid biosynthesis is involved in a cross-talk between regulation of primary and secondary metabolism in A. nidulans.The COP9 signalosome is a multiprotein complex with at least two assumed associated enzyme activities, a protein kinase and a deneddylase, which contribute to the regulation of targeted protein degradation. For the first time, two genes encoding subunits four and five of the COP9 signalosome of filamentous fungi, csnD and csnE of A. nidulans, were identified. Deletion of either csn subunit resulted in multiple mutant phenotypes. It can be concluded that the COP9 signalosome of A. nidulans is involved in repression of pigment production and maintenance of cell polarity in vegetative hyphae as well as in light-dependence of developmental induction and completion of the sexual cycle.These results indicate that changes in single enzyme activities whithin genetic networks ultimately affect the metabolic and developmental potential of the entire fungal organism and suggest cross-connections between the different regulatory circuits.de
dc.title.alternativeTranslatedRegulatorische Netzwerke in einem filamentösen Pilzde
dc.subject.topicMathematics and Computer Sciencede
dc.subject.gerAspergillus nidulansde
dc.subject.gerRegulationde
dc.subject.gerHistidin Biosynthesede
dc.subject.gerPenicillin Biosynthesede
dc.subject.gerEntwicklungde
dc.subject.engAspergillus nidulansde
dc.subject.engregulationde
dc.subject.enghistidine biosynthesisde
dc.subject.engpenicillin biosynthesisde
dc.subject.engdevelopmentde
dc.subject.bk42-13de
dc.subject.bkMolekularbiologiede
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-webdoc-402-8de
dc.identifier.purlwebdoc-402de
dc.affiliation.instituteBiologische Fakultät inkl. Psychologiede
dc.subject.gokfullWFde
dc.subject.gokfullMolekularbiologiede
dc.identifier.ppn361264844de


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