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dc.contributor.advisor Braus, Gerhard Prof. Dr. de
dc.contributor.author Gerke, Jennifer de
dc.date.accessioned 2013-01-14T15:06:17Z de
dc.date.available 2013-01-30T23:50:52Z de
dc.date.issued 2012-12-07 de
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-000D-EF8A-9 de
dc.description.abstract Die Entdeckung neuer Sekundärmetabolite, welche zur Entwicklung neuer Antibiotika führen, gewinnt zunehmend an Bedeutung, da im Laufe der letzten Jahrzehnte die Ausbildung von mikrobiellen Resistenzen gegenüber etablierten Antibiotika stetig zunahm. Filamentöse Pilze weisen eine Vielzahl von Genclustern auf, die Enzyme für die Biosynthese von Sekundärmetaboliten kodieren. Allerdings sind große Teile dieser Gencluster unter Laborbedingungen reprimiert, was eine erfolgreiche Identifizierung der Sekundärmetabolite erschwert. Experimentelle Ansätze zur Aktivierung dieser Cluster basieren unter anderem auf Modifizierungen des zellulären Proteinsyntheseapparats. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein alternativer Ansatz angewandt, welcher den Proteindegradationsweg angreift. Die Deletion des hochkonservierten csnE/CSN5-Gens, welches eine Deneddylase-Untereinheit des COP9-Signalosoms kodiert, führt zu einer Fehlregulierung des Proteinabbaus, wodurch unter anderem Transkriptionsfaktoren für Gencluster stabilisiert werden, was folglich zu einer Aktivierung der Genexpression des gesamten Clusters führt. Mithilfe dieser Methode konnte ein neues Polyketidsynthase-Gencluster und sein Produkt als 2,4-dihydroxy-3-methyl-6-(2-oxopropyl)benzaldehyde (DHMBA) identifiziert werden. Unseres Wissens ist dies die erste Isolierung von DHMBA aus einer Aspergillus-Art und die erste Dokumentation seiner antibiotischen Aktivität gegen Micrococcus luteus. Zusätzlich konnte eine zweite neue A. nidulans-Verbindung, nämlich 3,3-(2,3-dihydroxypropyl)diindole (DHPDI), aus dem Wildtyp isoliert werden. Interessanterweise wird dieser Metabolit nicht in einer dbaA-Mutante produziert, welche den Transkriptionsfaktor des PKS-Clusters vermehrt produziert. Dies lässt auf ein regulatorisches Zusammenspiel zwischen dem DHMBA und dem DHPDI produzierenden Gencluster schließen. Da der CSN-Komplex in Eukaryoten hochkonserviert ist, stellt die Analyse der CSN-kodierenden Gene einen vielversprechenden neuen Ansatz zur erfolgreichen Identifizierung neuer Gencluster und deren Produkte in filamentösen Pilzen dar. Die Expression von Sekundärmetaboliten-Genclustern wird unter anderem von der Heterochromatinbildung gesteuert, wobei S-Adenosylmethionin- (SAM-) abhängige Methylierungen eine bedeutende Rolle einnehmen. Der ubiquitäre Methylgruppendonor SAM wird biosynthetisch aus Methionin und ATP gewonnen, einer Reaktion, die von der SAM-synthetase katalysiert wird. Das Genom des filamentösen Pilzes A. nidulans kodiert eine SAM-synthetase SasA, welche im Rahmen dieser Arbeit mit genetischen, zellbiologischen und biochemischen Methoden charakterisiert wurde. Es konnte gezeigt werden, dass eine veränderte Expression des essentiellen sasA-Gens zu Defekten im Sekundärmetabolismus und der sexuellen Entwicklung führt, welche sich in der Ausbildung von Mikrocleistothecien und ungewöhnlich pigmentierten Hülle-Zellen äußert. Dies lässt auf eine defekte Koordination zwischen Sekundärmetabolismus und Entwicklung schließen, was durch eine putative Proteininteraktion des hauptsächlich im Cytoplasma lokalisierten SasA mit Histon-2B gestützt wird. Diese Interaktion stellt eine mögliche epigenetische Verbindung zur Genexpression dar. de
dc.format.mimetype application/pdf de
dc.language.iso eng de
dc.rights.uri http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/ de
dc.title Secondary metabolism and development in the filamentous fungus <i>Aspergillus nidulans</i> - Activation of silent gene clusters and characterization of the SAM synthetase SasA de
dc.type doctoralThesis de
dc.title.translated Sekundärmetabolismus und Entwicklung im filamentösen Pilz <i>Aspergillus nidulans</i> - Aktivierung stiller Gencluster und Charakterisierung der SAM-Synthetase SasA de
dc.contributor.referee Braus, Gerhard Prof. Dr. de
dc.date.examination 2012-01-26 de
dc.subject.dnb 570 Biowissenschaften, Biologie de
dc.subject.gok WUK000 Genetik der Mikroorganismen de
dc.subject.gok Molekularbiologie der Mikrorganismen de
dc.description.abstracteng Antimicrobial resistance is spreading whereas the number of newly discovered antibiotics is declining. The genomes of filamentous fungi comprise numerous putative gene clusters coding for biosynthetic enzymes of structurally diverse secondary metabolites, which are rarely expressed under laboratory conditions. Previous approaches to activate these genes were primarily based on artificially targeting the cellular protein synthesis apparatus. In this work, an alternative approach of genetically impairing the protein degradation apparatus of the model fungus Aspergillus nidulans was applied, by utilizing the deletion mutant of the conserved eukaryotic csnE/CSN5 deneddylase subunit of the COP9 signalosome. This defect in protein degradation results in transcriptional activation of a previously silenced biosynthetic gene cluster (dba), comprising an orphaned polyketide synthase (PKS) gene. The direct product of the PKS was isolated and identified as 2,4-dihydroxy-3-methyl-6-(2-oxopropyl)benzaldehyde (DHMBA), which to our knowledge had never been described in an Aspergillus species before and which showed antibiotic activity against Micrococcus luteus. Additionally, a second new A. nidulans compound was identified in wild type as 3,3-(2,3-dihydroxypropyl)diindole (DHPDI), which is lost in a strain overexpressing the specific transcription factor gene dbaA of the PKS gene cluster. This supports the idea of interplay between secondary metabolite pathways, resulting in mutually exclusive metabolite production. Genes for CSN are highly conserved and can easily be identified. Therefore, the construction and analysis of csn mutant strains of other fungi can be a highly promising approach to uncover hidden biosynthetic gene clusters. Expression of biosynthetic gene clusters is regulated by heterochromatin formation, in which S-adenosylmethionine- (SAM-) dependent methylations play a crucial role. The biosynthesis of the ubiquitous methyl group donor SAM from methionine and ATP is catalyzed by the conserved SAM synthetase. The filamentous fungus A. nidulans carries a single gene coding for the SAM synthetase SasA. In this work, the A. nidulans SAM synthetase was comprehensively characterized by genetic, cell biological and biochemical analysis. Deletion of its encoding gene sasA is lethal, and overexpression leads to impaired secondary metabolism and development, including very small sterile fruiting bodies and unusually pigmented auxiliary Hülle cells. This suggests defects in coordination of development and secondary metabolite production, which is emphasized by a putative interaction of the predominantly cytoplasmic SasA with histone-2B, reflecting a putative epigenetic link to gene expression. de
dc.contributor.coReferee Zeeck, Axel Prof. Dr. de
dc.subject.topic Biology (incl. Psychology) de
dc.subject.ger Aspergillus nidulans de
dc.subject.ger secondary metabolism de
dc.subject.ger gene regulation de
dc.subject.ger COP9 signalosome de
dc.subject.ger antibiotics de
dc.subject.ger S-adenosylmethionin-Synthetase de
dc.subject.ger Entwicklung de
dc.subject.eng Aspergillus nidulans de
dc.subject.eng Sekundärmetabolismus de
dc.subject.eng Genregulierung de
dc.subject.eng COP9-Signalosom de
dc.subject.eng Antibiotika de
dc.subject.eng S-adenosylmethionine synthetase de
dc.subject.eng development de
dc.subject.bk 42.30 Mikrobiologie de
dc.identifier.urn urn:nbn:de:gbv:7-webdoc-3828-9 de
dc.identifier.purl webdoc-3828 de
dc.affiliation.institute Biologische Fakultät de
dc.identifier.ppn 737897813 de

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