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.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.53846/goediss-1438 | |
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 |