Mechanismus der Neuentstehung von Peroxisomen in Saccharomyces cerevisiae
Mechanism of the formation of peroxisomes in Saccharomyces cerevisiae
by Kenichi Okuda
Date of Examination:2010-10-05
Date of issue:2010-02-01
Advisor:Prof. Dr. Jutta Gärtner
Referee:Prof. Dr. Jutta Gärtner
Persistent Address:
http://dx.doi.org/10.53846/goediss-777
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Description:Dissertation
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Abstract
English
In this thesis, it was tried to investigate the mechanisms of the new formation of peroxisomes, i.e. whether precursors of peroxisomes mature or whether they merge with each other. To clarify this issue, pulse-chase experiments with various yeast strains with controllable genes for pex3 marker proteins were established.The experiment using the yeast strain, which induced in the presence of galactose CFP-pex3p and in the presence of copper YFP-pex3p, provided the insight that the re-induction of peroxisomal precursors led to merging with existing peroxisomes and not to the formation of independent peroxisomes, if the cells had pre-existing peroxisomes. The experiment with the yeast strain, which induced in the presence of galactose convertible fluorescent pex3p by UV-light, provided another clue. When peroxisomal precursors were re-induced, the newly formed precursors of peroxisomes merged with existing peroxisomes, and it also created new independent precursors of peroxisomes even in cells with pre-existing peroxisomes. With the recent experiments, it could not be clarified whether the newly formed precursors of peroxisomes were on their way to existing peroxisomes to merge or whether they stayed as newly formed independent peroxisomes.Moreover, it could be showed in the two yeast strains that the majority of peroxisomes had a close relationship to the ER. Peroxisomes may move during the maturation from the area near the nucleus in the periphery to the cell edge. The majority of mature peroxisomes was at the ER in the periphery. Immature peroxisomes needed four to five hours to be able to import matrix proteins. Overexpression of pex3p resulted in the loss of function of peroxisomes, because they could not corporate matrix proteins.
Keywords: Cell biology; Biogenesis of peroxisomes; Peroxisomes and ER; Pex3p
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In dieser Arbeit wurde versucht, die Mechanismen der Peroxisomenbiogenese weiter zu klären, d.h. ob Vorstufen von Peroxisomen zu Peroxisomen heranreifen (Reifungsmodell), oder ob Vorstufen von Peroxisomen miteinander fusionieren (Fusionsmodell). Um diese Frage zu klären, wurden Pulse-Chase-Experimente mit verschiedenen Hefestämmen mit steuerbaren Genen für Pex3-Markerproteine etabliert.Die Untersuchung mit dem Hefestamm, der in der Anwesenheit von Galactose CFP-Pex3p und in der Anwesenheit von Kupfer YFP-Pex3p induzierte, erbrachte die Erkenntnis, dass eine erneute Induktion von Peroxisomen-Vorstufen zur Fusionierung mit bereits vorhandenen Peroxisomen und nicht zur Neuentstehung unabhängiger Peroxisomen führte, falls die Zellen bereits existierende Peroxisomen besaßen. Das Experiment mit dem Hefestamm, der in der Anwesenheit von Galactose mit UV-Licht konvertierbares fluoreszierendes Pex3p induzierte, erbrachte einen weiteren Hinweis. Bei der erneuten Induktion von Peroxisomen-Vorstufen fusionierten die neu entstandenen Vorstufen von Peroxisomen mit bereits existierenden Peroxisomen, aber es entstanden auch neue unabhängige Vorstufen von Peroxisomen, und dies auch in Zellen mit bereits vorhandenen Peroxisomen. Durch die bisherigen Experimente konnte noch nicht geklärt werden, ob diese neu entstandenen Peroxisomen sich auf dem Weg zu existierenden Peroxisomen befanden, um zu fusionieren oder als Einzelperoxisom weiter bestanden.Darüber hinaus ließ sich in den beiden Hefestämmen darstellen, dass die Mehrzahl der Peroxisomen eine enge räumliche Beziehung zum ER aufweist. Peroxisomen bewegen sich möglicherweise während der Reifung vom zellkernnahen Bereich in die Peripherie zum Zellrand. Die Mehrzahl von reifen Peroxisomen befand sich am ER in der Peripherie. Unreife Peroxisomen benötigten bis zur Reifung vier bis fünf Stunden, um Matrixproteine importieren zu können. Eine Überexpression von Pex3p führte zum Funktionsverlust von Peroxisomen, da diese Matrixproteine nicht eingliedern konnten.
Schlagwörter: Zellbiologie; Peroxisomenbiogenese; Peroxisomen und ER; Pex3p
