Dokument: Clusteranalyse und Phylogenomik eukaryotischer Gene prokaryotischen Ursprungs

Titel:	Clusteranalyse und Phylogenomik eukaryotischer Gene prokaryotischen Ursprungs
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=14324
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20100315-094420-8
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Grünheit, Nicole [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 3,63 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 03.03.2010 / geändert 03.03.2010
Beitragende:	Prof. Dr. Martin, William [Betreuer/Doktorvater] Prof. Dr. Steger, Gerhard [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibung:	In dieser Arbeit wurde die Entstehung der primären Plastiden in den Algen und Pflanzen aus Cyanobakterien und der sekundären Plastide in den Chromalveolaten aus einer Grün- oder Rotalge mittels Endosymbiose mithilfe einer vergleichenden Genomanalyse näher untersucht. Zu diesem Zweck wurden 2.825.466 kernkodierte Proteine aus 710 vollständig sequenzierten Genomen hinsichtlich ihrer Sequenzähnlichkeit und ihrer phylogenetischen Geschichte untersucht. Im Vordergrund standen die Fragen, den nächsten Verwandten der Plastiden unter den rezenten Cyanobakterien zu identifizieren, und eine Schätzung zu dem Anteil der cyanobakteriellen Gene in den Kerngenomen von sieben Algen und Pflanzen durchzuführen. Außerdem sollten zehn vollständig sequenzierte Chromalveolatengenome auf die Frage hin überprüft werden, ob das Verhältnis der Gene, die durch endosymbiontischen Gentransfer aus einer Grünalge oder einer Rotalge in das Genom gelangt sein könnten, eher für eine Rot- oder eine Grünalge als sekundären Endosymbionten spricht. Um die Sequenzen in möglichst natürliche Gruppen gemäß ihren Ähnlichkeiten einteilen zu können, wurden globale Identitäten von 162 Millionen bidirektionalen besten BLAST-Treffer mithilfe des Programms needle berechnet, und dann verwendet, um hierarchische Clusterings nach dem Markov-Cluster-Algorithmus (mcl) mit einem Inflationsparameter von 2,0 und globalen Identitätsschwellenwerten von 0 % bis 70 % durchzuführen. Aus den 176.758 erstellten Clustern wurden von denjenigen, die mehr als drei Sequenzen enthielten (90.354), multiple Alignments mit dem Programm MUSCLE berechnet. Von jedem dieser Alignments wurde ein neighbor-joining-Baum basierend auf dem JTT-Modell erstellt und für jede Sequenz der Algen und Pflanzen und der Chromalveolaten die kleinste monophyletische Gruppe bestimmt. Unter diesen Proteinen wurden im Fall der Algen und Pflanzen diejenigen identifiziert, die in den berechneten Bäumen in einer monophyletischen Gruppe mit Cyanobakterien vorkamen. Dies ist ein Hinweis auf einen potenziellen cyanobakteriellen Ursprung dieses Proteins. Für die Proteine der Chromalveolaten wurden diejenigen Proteine bestimmt, die sich in einer monophyletischen Gruppe mit Proteinen der Grünalgen, Rotalge oder Pflanzen befanden, um so eine Aussage über verschiedene Hypothesen zu der Entstehung der sekundären Plastide in dieser Gruppe treffen zu können. Der Prozentsatz aller identifizierten transferierten Gene in den verschiedenen Algen und Pflanzen lag in der konservativsten Schätzung zwischen 7 % und 8 % in den drei Pflanzen und zwischen 10 % und 11 % in den Grünalgen und der Rotalge bezogen auf alle Bäume, in denen ein Protein einer Pflanze oder Alge vorkam. In den Bäumen, in denen sowohl Proteine der Algen und Pflanzen als auch der Cyanobakterien vorkamen, lagen die Werte zwischen 38 % und 44 %. Bei der Analyse der Häufigkeit des Auftretens der Cyanobakterien als nächster Nachbar, wurden insbesondere die Stickstoff fixierenden Cyanobakterien aller Gruppen gefunden. Insbesondere waren die Proteine von Acaryochloris marina und der Nostocales am häufigsten in einer monophyletischen Gruppe mit Proteinen der Algen und Pflanzen zu finden. Durch die Analyse der Proteine der Chromalveolaten konnten Berichte zu hohen Anteilen an “grünen” Proteinen für die photosynthetischen Bacillariophyta (550, 506) und die Oomyceten (386, 367, 381) bestätigt werden. Die Ciliophora, die keine sekundäre Plastide besitzen, zeigten um die Hälfte weniger (210, 121) und die parasitischen Apicomplexa sehr wenige (41, 52, 45) “grüne” Proteine. Demgegenüber stehen 425 und 324 “rote” Gene in den Bacillariophyta, 285, 299 und 209 Gene in den Oomyceten, 153 und 123 in den Ciliophora und 123, 120, 121 in den Apicomplexa. Diese Gruppe war die Einzige, die einen höheren Anteil an “roten” als an “grünen” Proteinen aufwies. Trotz der vielen “grünen” Proteine ist die Hypothese, dass die photosynthetischen oder vormals photosynthetischen Chromalveolaten aufgrund ihrer Fähigkeit zur Photosynthese und aufgrund des sehr kleinen Rotalgengenoms viele “grüne” Proteine haben, der Hypothese einer zweiten Endosymbiose mit einer Grünalge vorzuziehen. Die Monophylie der Chromalveolaten konnte nicht bestätigt - aber auch nicht vollständig abgelehnt -werden, da viele Gruppen entweder durch die Pflanzen und Algen oder die Pilze und Tiere gestört werden. Dies spiegelt die stark unterschiedlichen Lebensweisen der Chromalveolaten wider.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie » Ökologische Pflanzenphysiologie
Dokument erstellt am:	15.03.2010
Dateien geändert am:	03.03.2010
Promotionsantrag am:	18.01.2010
Datum der Promotion:	22.02.2010