Dokument: Kontaktstellen zwischen dem Viroid PSTVd und der ribosomalen 5S-RNA

Titel:	Kontaktstellen zwischen dem Viroid PSTVd und der ribosomalen 5S-RNA
Weiterer Titel:	Interaction sites between the viroid PSTVd and 5S ribosomal RNA
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=8473
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20080714-104607-3
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Dr. Stroeks, Petra [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 7,64 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 13.07.2008 / geändert 13.07.2008
Beitragende:	Prof. Dr. Riesner, Detlev [Betreuer/Doktorvater] Prof. Dr. Ott, Sieglinde [Gutachter] Prof. Dr. Willbold, Dieter [Gutachter]
Stichwörter:	RNA, Viroide, PSTVd, RNA-RNA-Wechselwirkung, intrazellulärer Transport, Sekundärstruktur, 5S-RNA, Kissing-Loop, primer extension, Oligonukleotid-Kompetition, RNA-RNA-Gelshift
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Viroide sind kleine RNA-Moleküle, die sich autonom in Pflanzen vermehren. Nach der Infektion werden sie systemisch innerhalb der Pflanze verbreitet. Da die RNA nicht kodogen ist, sind Viroide während ihres gesamten Infektionszyklus auf Wechselwirkungen mit Wirtsfaktoren angewiesen. Sie bilden Struktur- und Sequenzmotive zur Bindung an Wirtsfaktoren aus, die Vorgänge wie die Transkription bzw. den Transport vermitteln. Die Identifizierung von zellulären Wechselwirkungspartnern der Viroide ist daher von großer Bedeutung für das Verständnis dieser Krankheitserreger. In vorausgegangenen Arbeiten wurde die Existenz von Komplexen zwischen dem Potato Spindle Tuber Viroid (PSTVd) und der ribosomalen 5S-RNA in vivo belegt (Aschermann, 2001; Krause, 2002). Neben wenigen Proteinen ist die 5S-RNA das einzige zelluläre Molekül, welches nachweislich mit PSTVd wechselwirkt. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde der Komplex zwischen PSTVd und der 5S-RNA in vitro charakterisiert. Zu diesem Zweck wurde ein Verfahren zur Identifizierung wechselwirkender Bereiche zwischen RNA-Molekülen etabliert, das die Methoden primer extension, RNA-RNA-Gelshift und Oligonukleotid-Kompetition miteinander kombiniert. Dieses erlaubt eine Unterscheidung zwischen Sequenzabschnitten, die direkt wechselwirken, und solchen, die aufgrund der Komplexbildung in ihrer Konformation verändert sind. Weiterhin konnte die Sensitivität der primer extension-Analyse verbessert werden, so dass diese auch eingesetzt werden kann, wenn nur ein kleiner Teil der Moleküle im Komplex miteinander vorliegt. Durch Anwendung des Verfahrens konnten an der Wechselwirkung beteiligte Sequenzabschnitte auf PSTVd und 5S-RNA bestimmt und einander zugeordnet werden. Diese befinden sich zwischen dem rechten terminalen Loop von PSTVd und dem Loop D der 5S-RNA bzw. der Variablen Region von PSTVd und Helix V der 5S-RNA. Auf dieser Basis wurden Sekundärstrukturmodelle zweier Kontaktstellen entwickelt. Die Wechselwirkung zwischen dem rechten terminalen Loop von PSTVd und dem Loop D der 5S-RNA stellt demnach einen Kissing-Loop-Kontakt dar, der nach initialer Erkennung in eine weitreichendere Wechselwirkung übergehen könnte. Die Bindung zwischen der Variablen Region von PSTVd und der Helix V der 5S-RNA ist dagegen nur nach Auflösung intramolekularer Helices der beiden Moleküle möglich. Ein Sequenzvergleich der 5S-RNA verschiedener Vertreter der Solanaceen belegt, dass die Wechselwirkung auch in diesen Wirtspflanzen von PSTVd stattfinden kann. Mutationen des rechten terminalen Loops beeinflussen laut vorausgegangenen Arbeiten anderer die Transportfähigkeit der entsprechenden PSTVd-Varianten (Hammond, 1994). In der vorliegenden Arbeit wurde belegt, dass sich diese Mutationen auf die Komplementarität mit dem Loop D der 5S-RNA auswirken. Zusammen mit Erkenntnissen zur Lokalisation der 5S-RNA und der 5S-RNA-bindenden Proteine wurde ein Modell entwickelt, wonach intrazelluläre Transportschritte von PSTVd durch die Komplexbildung mit der 5S-RNA vermittelt werden könnten. Viroids are small RNA molecules that replicate autonomously in plants. After infection, they spread systemically within the whole plant. Since viroids do not encode for any proteins, they have to utilize cellular factors for all of their biological functions like replication and transport. The interaction with these factors is mediated by both RNA sequence and RNA secondary struture motifs, respectively. In previous works by Aschermann (2001) und Krause (2002), evidence for the existence of complexes between the potato spindle tuber viroid (PSTVd) and 5S ribosomal RNA was found in vivo (Aschermann, 2001; Krause, 2002). Besides several proteins, this RNA is the only cellular molecule that has been shown to directly bind PSTVd. In this work, the complex between PSTVd and 5S RNA was characterized in vitro. To identify the positions that establish the contact of both RNAs, a procedure was developed that combines the methods (i) primer extension, (ii) gel shift, and (iii) competition of oligonucleotides. This allows for distinguishing between directly interacting and - due to distantly located interactions - conformationally altered parts of the molecules. Furthermore, the sensitivity of the primer extension based analysis was enhanced, therefore it can be used even when only a small amount of the molecules interact with each other. Using the three methods two interacting regions of PSTVd and 5S RNA were identified and assigned to each other. These are the right terminal loop of PSTVd with hairpin loop D of 5S RNA and the variable region of PSTVd with helix V of 5S RNA, respectively. Based on this data it was possible to develop models of the complex, which illustrate the secondary structure of the interacting parts of the molecules. The interaction between the right terminal loop of PSTVd and loop D of 5S RNA is a kissing loop interaction and could expand after the initial recognition step. For the interaction between the variable region of PSTVd and helixV of 5S RNA, however, the denaturation of internal base pairs is required. According to sequence analysis of 5S RNA from five other solanaceous plants these interactions could take place also in these host plants of PSTVd. It is known from previous work that mutations of the right terminal loop of PSTVd affect the transport of the mutant molecules (Hammond, 1994). Here it was concluded that these mutations may weaken the interation between PSTVd and 5S loop D. Together with the knowledge about the localization of 5S RNA and 5S RNA binding proteins a model was developed, that describes how intracellular trafficking of PSTVd could be mediated by the interaction of PSTVd with 5S RNA.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie » Physikalische Biologie
Dokument erstellt am:	13.07.2008
Dateien geändert am:	13.07.2008
Promotionsantrag am:	26.11.2007
Datum der Promotion:	19.12.2007