Dokument: Pathogenesis-Related Proteins: Phylogenetic Characterization
| Titel: | Pathogenesis-Related Proteins: Phylogenetic Characterization | ||||||||||||||||
| Weiterer Titel: | An der Pathogenese beteiligte Proteine: Phylogenetische Charakterisierung | ||||||||||||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=15271 | ||||||||||||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20100621-134521-6 | ||||||||||||||||
| Kollektion: | Dissertationen | ||||||||||||||||
| Sprache: | Englisch | ||||||||||||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | ||||||||||||||||
| Medientyp: | Text | ||||||||||||||||
| Autor: | Scherer, Nicole de Miranda [Autor] | ||||||||||||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Lercher, Martin [Gutachter] Prof. Dr. Martin, William [Gutachter] | ||||||||||||||||
| Stichwörter: | Pathogenesis-related Proteins, Plants, Phylogenie, Positive Selection, Bioinformatics | ||||||||||||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 000 Informatik, Informationswissenschaft, allgemeine Werke » 004 Datenverarbeitung; Informatik | ||||||||||||||||
| Beschreibungen: | Pathogenesis-related proteins (PR) are expressed by plants in response to pathogenic attack, conferring enhanced resistance to subsequent infection. Seventeen protein families have already been associated with this class. They include enzymes like glycoside-hydrolases (glucanases and chitinases), oxidoreductases (peroxidases, oxalate oxidases and superoxide dismutase), proteinases and proteinase inhibitors, antimicrobial peptides (defensins, thionins and lipid-transfer proteins) and other proteins with unknown function. Most of these families are multigene families, presenting from just a few to more than a hundred copies in one single genome. In some families, only a few genes have been demonstrated to be pathogenesis-related.
The main objective of this thesis was to investigate and characterize all PR-families from an evolutionary point of view, using the genetic data available in public databases, to gain insights into the question of how a protein becomes "pathogenesis-related". At the core of this project stands the configuration of a methodological framework for bioinformatic analysis that is adequate for the specific characteristics of these datasets, giving preference to free and open source software. The first goal was to assemble a representative dataset for each PR-family, and further employ it to characterize other members of these families and to search the databases for homologous sequences. To achieve this, a set of bioinformatic resources was employed sequentially, while the intermediate datasets were constantly evaluated. In the next step, the curated datasets were used to estimate the phylogeny of each family, and subsequently to infer the strength of natural selection acting on these proteins. As a result, amino acid sites predicted to be under positive selection were identified in five PR-families. The present thesis also explores and discusses the diversity of plant chitinases and chitin-binding proteins, since they belong to four distinct PR-families, namely PR-3, PR-4, PR-8 and PR-11. In this survey, the classifications of different chitinase classes are revisited and phylogenetic analysis is employed to clarify the evolutionary relationship between family members.An der Pathogenese beteiligte Proteine (PR) werden von Pflanzen als Abwehrreaktion gegen angreifende Pathogene exprimiert und verleihen der Pflanze darüber hinaus bei späteren Infektionen eine erhöhte Resistenz. Siebzehn Proteinfamilien werden bereits mit dieser Klasse von Proteinen assoziiert. Dazu gehören Enzyme wie Glycosid-Hydrolasen (Glucanasen und Chitinasen), Oxidoreduktasen (Peroxidasen, Oxalatoxidasen und Superoxiddismutasen), Proteinasen, Proteinase-Inhibitoren, antimikrobiellen Peptide (Defensine, Thionine und Lipid-Transfer-Proteine) und andere Proteine mit unbekannter Funktion. Die meisten PRs gehören zu Multigenfamilien, die in einigen wenigen bis zu mehreren hundert verschiedenen Varianten in einem einzigen Genom vorhanden sein können. In manchen Familien, wurden nur wenige Gene als an der Pathogenese beteiligt identifiziert. Das Hauptziel dieser Arbeit ist, alle PR-Familien von einem evolutivem Standpunkt aus zu untersuchen und zu charakterisieren. Die verfügbaren genetischen Daten aus öffentlichen Datenbanken sollen Anhaltspunkte liefern, wie ein Protein zu einem an der Pathogenese beteiligtem Protein wird. Im Mittelpunkt dieses Projektes steht die Konfiguration eines, auf die spezifischen Eigenschaften der Daten angepassten, methodischen Arbeitsablaufs für die bioinformatischen Analysen, wobei Freie und Open Source Software bevorzugt wird. Der erste Aspekt der Arbeit ist die Erstellung eines repräsentativen Datensatzes für jede PR-Familie. Das Verfahren wird zur Charakterisierung anderer Mitglieder dieser Familien verwendet. Weiterhin werden die Datenbanken nach homologen Sequenzen durchsucht. Zu diesem Zweck wird eine Reihe von aufeinander aufbauenden bioinformatischen Methoden eingesetzt und Teilergebnisse kontinuierlich evaluiert. Im nächsten Schritt werden ausgewählte Datensätze verwendet, um die Phylogenie jeder Familie abzuleiten und anschließend die Einwirkung der natürlichen Selektion auf diese Proteine zu untersuchen. Als Ergebnis wurden fünf PR-Familien mit positiver Selektion identifiziert. Die vorliegende Arbeit untersucht und diskutiert im weiteren die Vielfalt der pflanzlichen Chitinasen und Chitin-bindenden Proteine, da diese zu vier verschiedenen PR-Familien, nämlich PR-3, PR-4, PR-8 und PR-11, gehören. In dieser Arbeit wurde die Einteilung der verschiedenen Klassen von Chitinasen überprüft. Phylogenetische Analysen wurde eingesetzt, um die evolutionären Beziehungen zwischen den Familienmitgliedern zu ermitteln. | ||||||||||||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | ||||||||||||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Informatik » Bioinformatik | ||||||||||||||||
| Dokument erstellt am: | 21.06.2010 | ||||||||||||||||
| Dateien geändert am: | 04.06.2010 | ||||||||||||||||
| Promotionsantrag am: | 11.05.2010 | ||||||||||||||||
| Datum der Promotion: | 01.06.2010 |
