Dokument: Aminosäurepolymorphismen bei funktionell verschiedenen Allelen des geschlechtsbestimmenden Gens complementary sex determiner (csd) bei der Honigbiene

Titel:	Aminosäurepolymorphismen bei funktionell verschiedenen Allelen des geschlechtsbestimmenden Gens complementary sex determiner (csd) bei der Honigbiene
Weiterer Titel:	Amino acid polymorphisms at functional different alleles of the sex determining gene complementary sex determiner (csd) of the honey bee
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=18570
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20110706-112407-5
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Seelmann, Christine [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 9,69 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 05.07.2011 / geändert 05.07.2011
Beitragende:	Prof. Dr. Beye, Martin [Gutachter] Prof. Dr. Lunau, Klaus [Gutachter]
Stichwörter:	sex determination, complementary sex determiner, cluster analysis, amino acid polymorphisms
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Die Geschlechtsbestimmung bei der Honigbiene Apis mellifera erfolgt über den allelischen Zustand des csd-Gens. Individuen, die am csd-Lokus heterozygot sind, also zwei spezifische (funktionell verschiedene) csd-Allele tragen, entwickeln sich zu Weibchen, am csd-Lokus homo- oder hemizygote Individuen zu Männchen. Homozygote Männchen werden kurz nach dem Schlupf von Arbeiterinnen gefressen, so dass nur heterozygote und hemizygote Individuen das Imaginalstadium erreichen und sich zu Arbeiterinnen bzw. Königinnen und Drohnen entwickeln. Um herauszufinden, welche Unterschiede in der Aminosäuresequenz die Spezifität von csd-Allelen kodieren, wurden die paarweisen Aminosäurepolymorphismen zwischen den funktionell verschiedenen csd-Allelen von heterozygoten Arbeiterinnen analysiert. Insgesamt wurden die Aminosäurepolymorphismen von 14 csd-Allelen in 71 verschiedenen paarweisen Zusammenstellungen untersucht. Mit Hilfe von Zwei-Weg hierarchischer Clusteranalyse (ZWHC) und Multidimensionaler Skalierung (MDS) wurden die variablen Aminosäurepositionen zwischen den Allelen, die außerhalb der hypervariablen Region des csd-Gens liegen, analysiert und in Abhängigkeit folgender Merkmale in drei Kategorien unterteilt: 1. einzigartige Positionen, die nur bei einem csd-Allel verändert sind, 2. charakteristische Positionen, die bei zwei bis vier Allelen verändert sind und 3. allgemeinvariable Positionen, die bei allen Allelen Variabilität aufweisen. Bei fünf von 14 Allelen wurden keine einzigartigen Positionen gefunden. Einzigartige Aminosäuresubstitutionen scheinen daher nicht notwendig für die Spezifität von csd-Allelen zu sein. Die Analysen zeigten außerdem, dass es funktionell verschiedene csd-Allele gibt, die sich nur durch sehr wenige (sechs) Aminosäuresubstitutionen unterscheiden. Dies ist ein Hinweis darauf, dass Spezifität durch wenige Substitutionen kodiert werden kann. Werden die Änderungen der physikochemischen Eigenschaften, die bei den Aminosäuresubstitutionen entstehen, bei den Analysen mittels ZWHC und MDS berücksichtigt, zeigt sich, dass Substitutionen, die geringe bis mittlere Änderungen der physikochemischen Eigenschaften nach sich ziehen, potentiell ausreichend dafür sind, Spezifität zu induzieren. Die Tatsache, dass 80% der variablen Aminosäurepositionen, die bei den untersuchten csd-Allelen gefunden wurden, in der RS-Domäne und der prolinreichen Region des csd-Gens lokalisiert sind, macht es wahrscheinlich, dass Spezifität zumindest zum Teil über spezifische Bindungseigenschaften der RS-Domäne und der prolinreichen Region von Csd-Proteinen erzielt wird. Die hypervariable Region des csd-Gens zeigt starke allelische Variabilität und könnte ebenfalls dazu beitragen, die Spezifität von csd-Allelen zu kodieren. Sie besteht aus Asparagin-Tyrosin (N-Y)-Repeats. Die Repeats sind bei verschiedenen csd-Allelen in unterschiedlicher Anzahl vorhanden und weisen variierende N-Y Anteile auf. Bei den meisten Allelen befinden sich in einem oder zwei der Repeats außerdem die Aminosäuren Serin, Cystein, Lysin, Histidin oder Isoleucin. In Abhängigkeit von der Aminosäurezusammensetzung der Repeats wurden die hypervariablen Regionen der 14 csd-Allele in fünf Typen unterteilt. In den Analysen konnte kein Zusammenhang zwischen der Typzugehörigkeit der hypervariablen Region und der Ähnlichkeit der Allele nach ZWHC und MDS festgestellt werden. Daraus kann geschlossen werden, dass HVR-Typen nicht mit bestimmten Mustern von Aminosäuresubstitutionen in übrigen Teil des csd-Gens kombiniert sein müssen, damit ein csd-Allel Spezifität aufweist. In the case of the honeybee Apis mellifera, sex is determined by the allelic condition of the csd gene. Individuals, that are heterozygous at the csd locus have two specific (functional different) csd alleles. Heterozygous individuals develop into females whereas individuals, which are homo- or hemizygous at csd develop into males. Homozygous males are eaten by workerbees shortly after they hatch from egg. Only hetero- and hemizygous individuals grow up to become adult workerbees and drones. To identify the amino acid differences encoding the specificity of csd alleles, the pairwise amino acid polymorphisms between the functional different csd alleles of heterozygous workerbees were compared. Altogether the amino acid polymorphisms of 14 csd alleles in 71 different pairwise combinations were examined. The amino acid positions that are outside the hypervariable region of the csd gene and that are variable between csd alleles were analysed by two-way hierarchical clustering and multidimensional scaling. The variable Positions found have been subdivided into unique, characteristic and generally variable Positions. Unique positions are changed only at one allele, characteristic positions are changed at two up to four alleles and generally variable positions are variable at all alleles. Five of the 14 csd alleles showed no unique positions. Therefore, unique Positions do not seem to be necessary for specificity. Moreover the two-way hierarchical clustering and the multidimensional scaling showed that some functional different alleles only have few (six) amino acid differences. This indicates that specificity can be encoded by a small number of substitutions. When amino acids are substituted, the physicochemical properties change. If these changes are taken into account when doing two-way hierarchical Clustering and the multidimensional scaling it turnes out, that small to medium changes in physicochemical properties are potentially sufficient to induce specificity. 80% of the variable amino acid positions of the examined csd alleles have been found in the RS-domain and the proline-rich region of the csd gene. Due to this fact it is probable, that specificity is encoded at least to some extent, by specific binding properties of the RS-domain and the proline-rich region from Csd proteins. The hypervariable region of the csd gene shows strong allelic variability. Therefore, this region could contribute to specificity of csd alleles as well. The hypervariable region consists of asparagines-tyrosine (N-Y) repeats. These repeats exist in different numbers and consist of variable compositions of asparagine and tyrosine in different csd alleles. Besides this, most of the alleles show the amino acids cysteine, lysine, histidine oder isoleucine in one or two of their repeats. Dependent on the amino acid composition of the repeats, the hypervariable regions were divided into five types. I have not detected any connection between the type of hypervariable region and the similarity of the alleles that has been found by doing two-way hierarchical clustering and the multidimensional scaling. So it can be concluded, that for specificity types of hypervariable regions do not have to be combined with particular patterns of amino acid substitutions in the rest of the gene to give rise to allelic specificity.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie » Genetik
Dokument erstellt am:	06.07.2011
Dateien geändert am:	06.07.2011
Promotionsantrag am:	06.04.2011
Datum der Promotion:	10.06.2011