Dokument: Relationship between the SOS Response and Spontaneous Induction of Prophage CGP3 in Corynebacterium glutamicum
| Titel: | Relationship between the SOS Response and Spontaneous Induction of Prophage CGP3 in Corynebacterium glutamicum | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=38479 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20160530-093518-0 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Englisch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Nanda, Arun Michael [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Frunzke, Julia [Betreuer/Doktorvater] Prof. Dr. Ernst, Joachim F. [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibungen: | Bakterien sind in ihrer Umgebung einer Vielzahl von Stressfaktoren ausgesetzt und haben Mechanismen entwickelt, um mit diesen umzugehen. Die bakterielle SOS Antwort, deren Hauptkomponenten der transkriptionelle Repressor LexA und das einzelstrangbindende Protein RecA sind, ist eine universelle Antwort auf DNA Schäden, welche in fast allen bakteriellen Phyla vorkommt. Sie führt zum Zellzyklusarrest und zur Induktion von DNA Reparaturmechanismen und Mutagenese.
Fortschritte in der Bioprozessverfahrenstechnik haben zur Entwicklung von mikrofluidischen Kultivationsmöglichkeiten für bakterielle Stämme geführt. Bakterielle Mikrokolonien werden in Kammern von wenigen μM Größe kultiviert und observiert. Ein Reporter für die transkriptionelle Aktivität von recA wurde konstruiert und in den Kammern getestet, um Aufschluss darüber zu erhalten, inwiefern die Bakterien in der Mikrokultivierung gestresst werden. Die Anwendung des Sensors im Gram-positiven Bodenbakterium Corynebacterium glutamicum zeigte, dass ein Anteil an Zellen unter normalen Kultivierungsbedingungen eine hohe transkriptionelle recA Aktivität aufweist. Der Hauptfokus dieser Arbeit lag darin, die spontane SOS Antwort in C. glutamicum zu analysieren und die Verbindung zur spontanen Induktion des lysogenen Prophagen CGP3 zu erforschen. Experimente zur Überlebensfähigkeit von SOS-gestressten Zellen ergaben, dass diese eine verringerte Überlebensfähigkeit haben. Mikroskopische Zeitrafferaufnahmen von Mikrokolonien zeigten Unterschiede einzelner Zellen in der Intensität ihrer SOS Antwort. Wir konnten eine Korrelation zwischen spontaner SOS Antwort und spontaner Prophageninduktion zeigen, indem wir Reporter für SOS und CGP3 Genaktivität verwendet haben. Zentrale Gene der SOS Antwort wurden deletiert und die Auswirkung auf die Induktion von CGP3 analysiert. Während eine konstitutive SOS Antwort zu einer hohen Induktion von CGP3 Genen führte, führte eine verringerte SOS Antwort zu einer verringerten Aktivität von CGP3 Genen. Weiterhin zeigte eine hypermorphe Mutation des Repressors LexA überraschenderweise eine hohe Aktivität der CGP3 Gene. Zusammenfassend betonen die Ergebnisse das Zusammenspiel zwischen der bakteriellen SOS Antwort und der Induktion des Prophagen CGP3 in C. glutamicum.Bacteria encounter a multitude of stresses in the environment and have evolved to react to these appropriately. The bacterial SOS response, whose key players are the transcriptional repressor LexA and the single-strand binding protein RecA, is a global response to DNA damage which is present in close to all bacterial phyla and leads to the arrest of the cell cycle and induction of DNA repair mechanisms and mutagenesis. Advances in bioprocess engineering have led to the advent of microfluidic cultivation of bacterial strains. Microcolonies of bacteria are cultivated and monitored in μm-chambers. To assess the stress bacteria might encounter during microfluidic cultivation, a reporter for recA transcriptional activity was constructed and tested. Application of the sensor in the Gram-positive soil bacterium Corynebacterium glutamicum revealed that a small subset of cells have a high transcriptional activity of recA under standard cultivation conditions. The main focus of this work lay in analyzing the spontaneous SOS response in C. glutamicum and its link to the spontaneous induction of the lysogenic prophage CGP3. Viability assays revealed a reduced capacity to survive when the SOS response is induced spontaneously. Time-lapse microscopy of microcolonies revealed cell-to-cell variabilities in the output of the SOS response. We could show a correlation between spontaneous SOS response and spontaneous prophage induction by utilizing reporters for SOS and CGP3 gene activity. Key players of the SOS response were deleted and the effects on CGP3 induction were assessed. Whereas constitutive SOS induction led to a high induction of CGP3 genes, a reduction of SOS response led to a decrease in CGP3 gene activity. Furthermore, a gain-of-function mutation of the transcriptional repressor LexA surprisingly led to a high increase in CGP3 gene activity. Taken together the results emphasize the interplay between the bacterial SOS response and CGP3 induction in C. glutamicum. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie » Mikrobiologie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 30.05.2016 | |||||||
| Dateien geändert am: | 30.05.2016 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 15.12.2015 | |||||||
| Datum der Promotion: | 26.04.2016 |
