dc.contributor.advisor | Feußner, Ivo Prof. Dr. | de |
dc.contributor.author | Kaczmarzyk, Danuta | de |
dc.date.accessioned | 2012-05-16T12:10:06Z | de |
dc.date.available | 2013-01-30T23:50:50Z | de |
dc.date.issued | 2008-12-02 | de |
dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B652-B | de |
dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.53846/goediss-1339 | |
dc.description.abstract | Allen metabolischen Prozessen von Fettsäuren, geht
deren Aktivierung zu einem Thioesterderivat voraus.
Während die Aktivierung durch Acyl-CoA-Synthetasen in
der Literatur gut etabliert ist, ist für die
alternative Aktivierung mittels Acyl-Carrier-Protein
bislang wenig Information verfügbar. Die Aufgabe dieser
Arbeit war daher die Untersuchung von
Acyl-ACP-Synthetase-Aktivitäten (AAS) in Cyanobakterien
und höheren Pflanzen als Vertretern von
photosynthetischen Organismen.In einer früheren Studie unserer Arbeitsgruppe
konnten Acyl-ACP-Synthetasen aus Cyanobakterien
identifiziert werden und ihre Aktivität nach
heterologer Expression in Escherichia coli
funktional charakterisiert werden. Die biologische
Funktion dieser Aktivitäten konnte jedoch nicht
ermittelt werden. In Arabidopsis wurden mit AAE15 und
AAE16 zwei homologe Sequenzen gefunden. Beide Proteine
wurden zuvor bereits bezüglich ihrer Rolle für die
Elongation von exogenen Fettsäuren in Chloroplasten
untersucht (Koo et al. 2005), jedoch legten die
gewonnenen Daten lediglich für AAE15 eine AAS-Aktivität
nahe.Um die biologische Funktion der AAS-Aktivität in
Cyanobakterien zu untersuchen, wurden
aas-Deletionsmutanten in den Stämmen
Synechocystis sp. PCC 6803 und Synechococcus
elongatus PCC 7942 hergestellt. Die erzeugten
Mutanten zeigten zwei Phänotypen: Die Stämme waren
unfähig exogene Fettsäuren aus dem Medium zu verwerten
und sie sekretierten endogene Fettsäuren in das
Kulturmedium. Durch Komplementation der
aas-Mutante des Stammes Synechocystis sp.
PCC 6803 mit dem aas Gen aus Synechococcus
elongatus PCC 7942 konnte der Wildtyp-Status
widerhergestellt werden. Die Analyse der
extrazellulären und der intrazellulären
Fettsäureprofile von Wildtyp und den
aas-Mutanten Stämmen ergab, dass die gefundenen
Fettsäuren aus Membranlipiden freigesetzt werden. Die
gefundenen Daten deuten auf einen hohen Turnover dieser
Lipide hin. Die AAS-Aktivität scheint für die
Reaktivierung der freigesetzten Fettsäuren erforderlich
zu sein mit dem Ziel diese Fettsäuren dem
Lipidmetabolismus erneut verfügbar zu machen.Das Genom von Arabidopsis kodiert für zwei Sequenzen
mit deutlicher Ähnlichkeit zu den AAS-Proteinen aus
Cyanobakterien. Für diese beiden mit AAE15 und AAE16
benannten Proteine wurde mittels Expression von
EYFP-Fusionsproteinen in Zwiebelzellen die Lokalisation
in Plastiden nachgewiesen. Für eine weitergehende
Charakterisierung wurden beide Proteine in
Insektenzellen exprimiert und ihre Aktivität mittels
in-vitro Enzymtests untersucht. Für AAE15 konnte
AAS-Aktivität mit mittelkettigen Fettsäuren
nachgewiesen werden. Zusätzlich wurde die
aas-Mutante aus Synechocystis sp. PCC
6803 mit AAE15 und AAE16 komplementiert
und die entstandenen Stämme anschließend für
Fütterungsstudien mit Fettsäuren herangezogen. Es
konnte gezeigt werden, dass die Komplementation mit
AAE15 den Wildtyp-Phänotyp wieder herstellte.
Zusätzlich wurde die Spezifität von AAE15 für
mittelkettige Fettsäuren bestätigt. Die Komplementation
mit AAE16 verlief ebenfalls erfolgreich und
deutet eine breite Substratspezifität für dieses
Protein an. In weiteren Studien wurde die Expression
von AAE15 und AAE16 in Abhängigkeit von
Gewebetypen und von Entwicklungsstadien untersucht. Die
histochemischen GUS-Färbungen zeigten für AAE15
und AAE16 hochspezifische Expressionsprofile in
verschiedenen Organen der Blüte und zusätzlich für
AAE16 die Expression in Schließzellen. Diese
Ergebnisse zeigen deutliche Diskrepanzen zu den
Mikroarray-basierten Daten, die durch Genevestigator
verfügbar sind. | de |
dc.format.mimetype | application/pdf | de |
dc.language.iso | eng | de |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nd/2.0/de/ | de |
dc.title | Acyl-acyl carrier protein synthetases from bluegreen algae and plants | de |
dc.type | doctoralThesis | de |
dc.title.translated | Acyl-Acyl Carrier Protein Synthetasen aus Blaualgen und Pflanzen | de |
dc.contributor.referee | Feußner, Ivo Prof. Dr. | de |
dc.date.examination | 2008-04-29 | de |
dc.subject.dnb | 500 Naturwissenschaften allgemein | de |
dc.description.abstracteng | All metabolic processes involving fatty acids are
preceded by the activation of the fatty acid to form a
thioester derivative. Activation by acyl-CoA synthetase
is well established whereas only little information is
available about the alternative way utilizing acyl
carrier protein (ACP) as acceptor of the acyl group.
The focus of this work was to investigate acyl-ACP
synthetase (AAS) activity in cyanobacteria and plants,
two groups of photosynthetic organisms.In a previous study of our group cyanobacterial AAS
was identified and functionally characterized by
heterologous expression in Escherichia coli.
However, the biological role of this activity within
the cell was not determined. Two homologous sequences,
AAE15 and AAE16 were found in Arabidopsis. Both of them
were investigated by Koo et al. (2005) with
respect to their role in the elongation of exogenous
fatty acids in chloroplasts, but only for AAE15 the AAS
activity was proposed.To elucidate the biological role of AAS activity in
cyanobacteria, aas knockout mutants were
generated in the background of Synechocystis sp.
PCC 6803 and Synechococcus elongatus PCC 7942.
The obtained mutants showed two phenotypes: They were
unable to utilize exogenous fatty acids and they
secreted endogenous fatty acids into the culture
medium. The wild type phenotype was restored by
complementation of the aas knockout mutant of
Synechocystis sp. PCC 6803 with the
corresponding gene from Synechococcus elongatus
PCC 7942. The analysis of extracellular and
intracellular fatty acid profiles of wild type strains
and aas mutant strains showed that fatty acids
are released from membrane lipids indicating a strong
turnover of these lipids. The AAS activity seemed to be
necessary for the reactivation of the released fatty
acid thereby enabling their recycling back into the
lipid metabolism.The genome of Arabidopsis encodes two sequences with
strong amino acid similarity to the AAS of
cyanobacterial origin. For these two proteins termed
AAE15 and AAE16 the localization in plastids was
confirmed by expression of EYFP fusion proteins in
onion cells followed by fluorescent microscopy. To
further characterize these proteins, AAE15 and AAE16
were overexpressed in insect cells and analyzed by
in-vitro assays. It was shown that AAE15
displays AAS activity with substrate specificity
towards medium chain fatty acids. In addition the
aas knockout mutant of Synechocystis sp.
PCC 6803 was complemented individually with
AAE15 and AAE16, and the obtained strains
were fed with labeled fatty acids. It was demonstrated
that complementation with AAE15 restored the
wild type phenotype, and the specificity for medium
chain fatty acids of the enzyme was confirmed. In
addition the complementation experiment gave evidence
for AAS activity of AAE16 and indicated its broad
substrate specificity. In further studies the
expression of AAE15 and AAE16 were
analyzed with respect to tissue specificity and to
dependence on developmental stage. The histochemical
GUS staining indicated highly specific expression
profiles for AAE15 and AAE16 in flower
organs and additionally for AAE16 in guard cells
of different organs. The results revealed some strong
discrepancies to microarray-based data provided by
Genevestigator. | de |
dc.contributor.coReferee | Heineke, Dieter Prof. Dr. | de |
dc.subject.topic | Mathematics and Computer Science | de |
dc.subject.ger | Fettsäure | de |
dc.subject.ger | Lipid | de |
dc.subject.ger | Acyl Carrier Protein | de |
dc.subject.ger | Cyanobakterien | de |
dc.subject.eng | fatty acid | de |
dc.subject.eng | lipid | de |
dc.subject.eng | acyl carrier protein | de |
dc.subject.eng | cyanobacteria | de |
dc.subject.bk | 35.73 | de |
dc.subject.bk | 42.13 | de |
dc.identifier.urn | urn:nbn:de:gbv:7-webdoc-1964-9 | de |
dc.identifier.purl | webdoc-1964 | de |
dc.affiliation.institute | Biologische Fakultät inkl. Psychologie | de |
dc.subject.gokfull | WVE 200: Biochemie {Botanik, Pflanzenphysiologie und Phytochemie} | de |
dc.identifier.ppn | 600975061 | de |