Dokument: Studien am Lipidtröpfchen-assoziierten Drosophila melanogaster Protein CG2254

Titel:	Studien am Lipidtröpfchen-assoziierten Drosophila melanogaster Protein CG2254
Weiterer Titel:	Studies on the Lipid Droplet-associated Drosophila melanogaster Protein CG2254
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=30021
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20140716-083930-9
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Thul, Peter Johannes [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 27,98 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 14.07.2014 / geändert 14.07.2014
Beitragende:	Jun.-Prof. Dr. Beller, Mathias [Gutachter] Prof. Dr. Klein, Thomas [Gutachter]
Stichwörter:	Drosophila melanogaster, Lipid droplet, Protein Lokalisation
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Neutralfette sind aufgrund ihrer hohen Energiedichte die wichtigste Energiespeicherform vielzelliger Organismen. Auf zellulärer Ebene erfolgt die Fettspeicherung in Lipidtröpfchen (engl. lipid droplets, LDs). Erst in den vergangenen Jahren wurden LDs als dynamische, zyto-plasmatische Organellen anerkannt. Neben der Energieversorgung werden LDs und die darin gespeicherten Fette für vielfältige Aufgaben verwendet. Die Funktion der LDs hängt dabei maßgeblich von den mit ihnen assoziierten Proteinen ab. Während LD-assoziierte Proteine in der Regel auf allen LDs lokalisieren, konnten auch Proteine identifiziert werden, die sich nur auf LD-Subpopulationen befinden. Wie diese Proteine eine solche differenzielle Lokalisation erreichen, und wodurch sich LD-Subpopulationen auszeichnen, ist noch ungeklärt. Um diese Fragen zu beantworten, wurde in dieser Arbeit die auf LD-Subpopulationen lokali-sierte Dehydrogenase/Reduktase CG2254 aus Drosophila melanogaster charakterisiert. Lokalisationsstudien mit CG2254 und verwandten Proteinen aus anderen Spezies zeigten, dass LD-Subpopulationen evolutionär konserviert und verbreiteter als bisher angenommen sind. Die durch CG2254-markierten LD-Subpopulationen konnten als anabolisch aktive LDs klassifiziert werden. Mittels einer Struktur-Funktionsanalyse wurden in der CG2254 Primär-sequenz zwei getrennte Bereiche identifiziert: einerseits ein Bereich für die Lokalisation auf LDs allgemein und andererseits ein Bereich für die Beschränkung auf LD-Subpopulationen. Um die Bedeutung der LD-Subpopulationen im Organismus zu untersuchen, wurde CG2254 auch in vivo studiert. Mit der Lokalisationsanalyse des endogenen CG2254-Proteins konnten erstmals LD-Subpopulationen im Organismus nachgewiesen werden. Die CG2254-Funktion wurde durch gewebespezifische Veränderungen der Proteinmenge mittels des GAL4/UAS-Systems untersucht. Im Darm stellte sich CG2254 als bedeutend für die Fettspeicherung heraus, während die Überexpression von CG2254 im Fettkörper Letalität im Puppenstadium verursachte. In der neurosekretorischen Ringdrüse beeinflusste CG2254 sowohl die Fett-speicherung als auch die Vitalität während der larvalen Entwicklung, was auf eine Beteiligung von CG2254 an verschiedenen regulatorischen Prozessen hindeutet. Wie die Fettspeicherung in LDs auf zellulärer Ebene gesteuert wird, ist noch nicht vollständig geklärt. Mit den durchgeführten Analysen konnten wichtige Erkenntnisse über LD-Subpopu-lationen gewonnen, sowie die Werkzeuge generiert werden, um diese genauer zu untersuchen. Damit ist eine Grundlage gelegt, um in weiterführenden Studien ein besseres Verständnis der zellulären Fettspeicherung von Drosophila und anderen Organismen zu erhalten. Multicellular organisms store energy mainly in the form of neutral lipids. On the cellular level, this storage occurs in lipid droplets (LD). Only recently, LDs were acknowledged as dynamic, cytoplasmic organelles. Besides their function in supplying energy, LDs and the lipids stored by them are used for various cellular tasks, which highly depend on the proteins associated with the LD-surface. Most of the known LD-associated proteins localise to all LDs, but a growing number of proteins has been identified which target only to LD-subsets. It is yet unknown, how these proteins achieve a differential localisation and which functions LD-subsets have. Here, the LD-subset targeting annotated short-chain dehydrogenase/reductase CG2254 from Drosophila melanogaster was characterised to answer these questions. CG2254 and related proteins from Mus musculus showed an evolutionary conserved localisation to LD-subsets in mammalian and fly tissue culture cells. LDs labelled by CG2254 localisation turned out to be anabolically active. Using structure-function analyses, two distinct targeting motifs within the CG2254 primary sequence could be identified: on the one hand a sequence necessesary for the localisation to all LDs, and on the other hand a sequence for the limitation of the localisation to LD-subsets. To gain knowledge about the role of LD-subsets for the organism, CG2254 was also studied in vivo. Endogenous CG2254 protein localises to LD-subsets, hence confirming the existence of LD-subsets in organisms for the first time. By Gal4/UAS-mediated knockdown and overexpression studies the function of CG2254 was investigated in the fat body, the gut and the neurosecretory ring gland. Overexpression of an EGFP-tagged CG2254 transgene in the fat body caused lethality in the pupal stage, whereas overexpression in the gut led to an increased storage of lipids. In the ring gland, CG2254 gain-of- and loss-of-function influenced both the viability during development as well as the fat storage, indicating a regulatory role of CG2254 in multiple processes. It is still not fully understood how the fat storage on the cellular level is controlled. The findings of this work provide an important contribution to the knowledge about LD-subsets and the tools for further investigation. This will help to gain a deeper insight into the mechanisms of cellular fat storage in Drosophila as well as in other organisms.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät
Dokument erstellt am:	16.07.2014
Dateien geändert am:	16.07.2014
Promotionsantrag am:	10.04.2014
Datum der Promotion:	05.06.2014