dc.contributor.advisor | Rehling, Peter Prof. Dr. | de |
dc.contributor.author | Lytovchenko, Oleksandr | de |
dc.date.accessioned | 2012-09-14T18:35:54Z | de |
dc.date.accessioned | 2013-01-18T14:28:48Z | de |
dc.date.available | 2013-08-07T22:50:04Z | de |
dc.date.issued | 2012-09-14 | de |
dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-000D-F0BD-5 | de |
dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.53846/goediss-3300 | |
dc.description.abstract | Das mitochondriale Poteom der Hefe
Saccharomyces cerevisiae setzt sich aus annähernd 1000 Proteinen
zusammen, deren Großteil durch zytosolische Ribosomen synthetisiert
wird. Daher sind spezialisierte Transportsysteme nötig, um diese
Proteine an ihren Zielort zu leiten. Der TIM23-Komplex ist eine in
der inneren Mitochondrienmembran liegende Proteintranslokase und
verantwortlich für den Transport von Proteinen mit N-terminalem
targeting signal bzw. Präsequenz. Die Erkennung dieser Präsequenz
durch Einheiten der Translokase löst eine Reihe von Ereignissen
aus, welche signifikante Umformungen innerhalb des Komplexes
bewirken, sodass das Protein schließlich in die Matrix entlassen
oder in die innere Mitochondrienmembran integriert wird.
Untersuchungen der hier beteiligten Proteininteraktionen, besonders
während der ersten Schritte, sind jedoch noch ungenügend für ein
unstrittiges Modell des TIM23-Mechanismus. In dieser Arbeit wurden
die dynamischen Veränderungen der Translokase in Abhängigkeit von
Präsequenzen untersucht, wobei Interaktionspartner von Tim50, einer
wichtigen TIM23-Komponente, im Mittelpunkt standen. Mit Hilfe einer
cross-linking-Methode konnte eine bisher unbekannte Interaktion
zwischen Tim50 und Tim21 gezeigt werden, die nach Anfügen einer
Präsequenz verschwand. Ko-Immunopräzipitationsexperimente zeigen
einen Zusammenhang zwischen dieser neuentdeckten Interaktion und
dem Umschalten der Isoformen der Translokase. Folglich scheinen
Tim21 und Tim50 hochdynamische Einheiten der TIM23-Translokase zu
sein. Ein Gesamtverständnis des Proteintransports durch die
Präsequenz-Translokase ist jedoch ohne strukturelle Untersuchungen
nicht möglich. Daher war eines der Ziele dieser Arbeit, mit Hilfe
von single particle-Elektronenmikroskopie die Struktur des
TIM23-Komplexes zu lösen. Dies war jedoch nicht möglich, da das
verwendete, für die Stabilität von TIM23 wichtige Detergenz,
Digitonin, ein zu starkes Hintergrundsignal verursachte. Trotzdem
können wir hier eine nierdrigaufgelöste Struktur eines negative
stained TOM-TIM-Superkomplexes und dessen 3D-Rekonstruktion zeigen,
wodurch neue Einblicke in die Organisation der Struktur der
mitochondrialen Translokationsmaschinerie ermöglicht werden.
Zusammenfassend leisten unsere Ergebnisse einen Beitrag zum
Verständnis der Präsequenz-Import-Mechanismen und bilden eine
Grundlage für weitere strukturelle Untersuchungen der
TIM23-Translokase. | 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 | Structural and Functional Analysis of the Mitochondrial Presequence Translocase | de |
dc.type | doctoralThesis | de |
dc.title.translated | Strukturelle und funktionelle Analyse der Präsequenz-spezifischen mitochondriellen Translokase | de |
dc.contributor.referee | Rehling, Peter Prof. Dr. | de |
dc.date.examination | 2012-08-07 | de |
dc.subject.dnb | 570 Biowissenschaften | de |
dc.subject.dnb | Biologie | de |
dc.subject.gok | RA 000 | de |
dc.description.abstracteng | The yeast, Saccharomyces cerevisiae,
mitochondrial proteome consists of approximately 1000 proteins,
most of which are synthesized on cytosolic ribosomes and therefore
require specialized transport systems to reach their final
destinations. The TIM23 complex is a protein translocase localized
to the inner mitochondrial membrane and responsible for
transporting proteins containing N-terminal targeting signals,
referred to as presequences. Presequence recognition by components
of the translocase triggers a sequence of events, which cause
significant rearrangements within the complex, leading to protein
release into the mitochondrial matrix or its insertion into the
inner mitochondrial membrane. Protein interactions involved in this
pathway, especially at its early stages, are not studied thoroughly
enough to create a non-controversial TIM23 mechanistic model. In
this study, the dynamics of the translocase in response to
presequences was investigated, focusing primarily on interaction
partners of Tim50, an essential TIM23 component. Using a
cross-linking approach, we identified a previously unknown
interaction between Tim50 and Tim21, which was lost after
presequence addition. Co-immunoprecipitation experiments connect
the loss of this newly identified interaction to translocase
isoform switching and concomitantly suggest Tim21 and Tim50 to be
highly dynamic components of the TIM23 translocase. A comprehensive
understanding of protein transport via the presequence translocase
is not possible without its structural characterization. One of the
goals of this study was to obtain the structure of the TIM23
complex by means of single particle electron microscopy. The
achievement of this goal was not possible, due to strong background
signal caused by the detergent digitonin, required to maintain
TIM23 stability. However, here we present a low-resolution
structure of a negatively stained TOM-TIM supercomplex and its 3D
reconstruction, providing novel insights into structural
organization of the mitochondrial translocation machinery.
Together, our data contribute to the understanding of the
mitochondrial presequence import pathway and provide a basis for
further structural investigation of the TIM23 translocase. | de |
dc.contributor.coReferee | Stark, Holger Prof. Dr. | de |
dc.contributor.thirdReferee | Fasshauer, Dirk Prof. Dr. | de |
dc.subject.topic | Göttingen Graduate School for Neurosciences and Molecular Biosciences (GGNB) | de |
dc.subject.ger | Mitochondrien | de |
dc.subject.ger | TIM23 | de |
dc.subject.ger | Präsequenz-Translokase | de |
dc.subject.ger | Elektronenmikroskopie | de |
dc.subject.ger | Tim21 | de |
dc.subject.ger | Tim50 | de |
dc.subject.eng | Mitochondria | de |
dc.subject.eng | TIM23 | de |
dc.subject.eng | presequence translocase | de |
dc.subject.eng | electron microscopy | de |
dc.subject.eng | Tim21 | de |
dc.subject.eng | Tim50 | de |
dc.subject.bk | 35.70 | de |
dc.identifier.urn | urn:nbn:de:gbv:7-webdoc-3692-7 | de |
dc.identifier.purl | webdoc-3692 | de |
dc.affiliation.institute | Göttinger Graduiertenschule für Neurowissenschaften und Molekulare Biowissenschaften (GGNB) | de |
dc.description.embargoed | 2013-02-07 | de |
dc.identifier.ppn | 77352889X | |