Dokument:
Untersuchungen zur Regulation
des Calvin-Zyklus in Kieselalgen
| Titel: | Untersuchungen zur Regulation des Calvin-Zyklus in Kieselalgen | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=2209 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20020204-000209-6 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Michels, Andreas Kurt [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Alfermann, August-Wilhelm [Gutachter] Prof. Dr. Kroth, Peter [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | Calvin-Zyklus, Diatomeen, Thiol-Regulation, PRK, FBPase, SBPase,Redox-Gleichgewichts-Titration, PRK:CP12:GAPDH-Komplexe, oxidativerPentosephosphat-Weg, G6PDH/6PGDH-FusionsproteinCalvin cycle, diatoms, thiol regulation, PRK, FBPase, SBPase,redox-poising-technique, oxidative pentosephosphate pathway,G6PDH/6PGDH fusionprotein, PRK:CP12:GAPDH complex | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibung: | Der reduktive Pentosephosphat-Zyklus (Calvin-Zyklus) der Grünalgen
und höherer Pflanzen wird vor allem über vier Schlüsselenzyme
reguliert: Phosphoribulokinase (PRK), Fruktosebisphosphatase (FbPase),
Sedoheptulosebisphosphatase (SbPase) und Glycerinaldehydphosphat-
Dehydrogenase (GAPDH). Die lichtabhängige Modulation der Enzymaktivitäten
erfolgt dabei über die reversible Oxidation/Reduktion von intramolekularen
Cysteinen durch das Ferredoxin/Thioredoxin-System (Thiol-Modulation). Die Enzyme PRK und GAPDH werden zusätzlich durch die Bildung von Proteinkomplexen reguliert. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Untersuchung der Regulation des Calvin-Zyklus in den Plastiden von Kieselalgen (Diatomeen), die trotz ihrer großen Bedeutung für die globale CO2-Fixierung bzw. O2-Produktion bislang noch schlecht charakterisiert sind. Die Ergebnisse zeigen, dass die PRK in den Plastiden der Diatomeen ständig in der reduzierten, aktiven Form vorliegt, obwohl das Enzym die für die Regulation benötigten Cysteine besitzt und potentiell über den Redox-Zustand der Cysteine reguliert werden kann. Die reversible oxidative Inaktivierung des Enzyms resultiert ebenso wie in höheren Pflanzen aus der Bildung eines intramolekularen Disulfids. Durch die Bestimmung der mittleren Redox-Potentiale konnte die in vivo fehlende Thiol-Modulation der PRK auf ein verändertes Redox-Potential der regulatorischen Cysteine zurückgeführt werden. Für die Diatomeen-PRK wurde ein mit -257 mV sehr viel positiveres Redox-Potential als bei dem entsprechenden Enzym aus Spinat-Plastiden (-289 mV) bestimmt, welches dazu führt, dass die PRK unter den in der Plastide möglichen Redox-Bedingungen wahrscheinlich permanent reduziert und damit aktiviert vorliegt. Ebenso konnte gezeigt werden, dass auch die plastidäre GAPDH der Diatomeen wahrscheinlich nicht über den Redox-Zustand reguliert wird. Die Untersuchungen zur Existenz möglicher regulatorischer PRK:CP12:GAPDH- Komplexe zeigen, dass diese Komplexe in den Plastiden von heterokonten Algen vermutlich nicht vorkommen. So wurde weder für Diatomeen noch für eine Raphidophyceae ein Hinweis auf PRK:CP12:GAPDH-Komplexe gefunden, während diese Komplexe in den Plastiden der Rotalgen, die als Vorläufer der Diatomeen gelten, eindeutig nachgewiesen werden konnten. Als einzige Calvin-Zyklus-Enzyme werden vermutlich die FbPase und die SbPase der Diatomeen über Thioredoxin reguliert. Dabei haben die Substrate einen positiven Effekt auf die reduktive Aktivierung durch Thioredoxin. Diese Resultate deuten darauf hin, dass die FbPase und die SbPase der Diatomeen wie die entsprechenden Enzyme der höheren Pflanzen durch die Thiol-Modulation und den synergistischen Effekt des Substrates reguliert werden. Die Untersuchung der Enzyme des oxidativen Pentosephosphat-Wegs (OPPW) zeigt, dass es in Diatomeen-Plastiden keine Glucose-6-phosphat- Dehydrogenase (G6PDH) und keine 6-Phosphogluconat-Dehydrogenase (6-PGDH) gibt und somit der gesamte oxidative Zweig des OPPW in diesen Plastiden fehlt, wodurch sich die fehlende Thiol-Modulation der PRK und GAPDH in Diatomeen erklären lässt. Auf Grund der erhaltenen Daten wurde ein Modell zur Bedeutung der Regulation von PRK und GAPDH für die Abläufe der Kohlenhydrat-Synthese in den Plastiden höherer Pflanzen aufgestellt. Es zeigt, dass die Regulation von PRK und GAPDH in Anwesenheit eines OPPW die Zuckerphosphat- Flüsse zwischen anabolen und katabolen Reaktionen kontrolliert. In den Diatomeen-Plastiden scheint diese Regulation durch die Abwesenheit des OPPW nicht mehr notwendig zu sein. Unklar ist, ob der Verlust des OPPW in Diatomeen-Plastiden für die modifizierte Regulation der Calvin-Zyklus- Enzyme verantwortlich ist, oder ob ein Verlust der regulatorischen Eigenschaften der PRK eine Auslagerung des OPPW aus den Plastiden der Diatomeen erforderte. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 04.02.2002 | |||||||
| Dateien geändert am: | 12.02.2007 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 04.02.2002 | |||||||
| Datum der Promotion: | 04.02.2002 |
