Dokument: Untersuchung N-terminaler Motive und deren Bedeutung für den Proteinimport in Hydrogenosomen von Trichomonas vaginalis

Titel:	Untersuchung N-terminaler Motive und deren Bedeutung für den Proteinimport in Hydrogenosomen von Trichomonas vaginalis
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=31320
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20141118-112134-3
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Hoffmann, Kathrin [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 15,23 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 03.11.2014 / geändert 03.11.2014
Beitragende:	Prof. Dr. Martin, William [Gutachter] Prof. Dr. Rose, Laura [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Mitochondrien, Hydrogenosomen und Mitosomen sind Organellen mitochondrialen Ursprungs, die auf einen gemeinsamen, durch ein einziges Endosymbiose-Ereignis entstandenen Vorläufer zurückzuführen sind. Während der Etablierung des Endosymbionten als Zellorganell fand endosymbiotischer Gentransfer in den Zellkern des Wirtes statt, so dass es bei Mitosomen und Hydrogenosomen zu einem vollständigen Verlust und bei Mitochondrien zu drastischen Reduktionen des Organellengenoms kam. Als Resultat entwickelten sich Proteinimport-Mechanismen, um die kerncodierten Proteine nach ihrer Synthese im Cytosol in die Organellen zu importieren. Während die komplexe, modular aufgebaute Import-Maschinerie der Mitochondrien bereits umfassend untersucht wurde, ist das Wissen über den hydrogenosomalen Proteinimport vergleichsweise limitiert. Etwa die Hälfte der hydrogenosomalen Proteine besitzt analog zu den mitochondrialen Matrixproteinen ebenfalls N-terminale Präsequenzen. Diese scheinen aber nicht immer essentiell für den Proteinimport zu sein, neuere Studien konnten belegen, dass viele hydrogenosomale Proteine interne Importsignale enthalten und auch in Abwesenheit ihrer Präsequenz importiert werden. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit konnten weitere Hinweise auf das häufige Vorkommen von internen Importsignalen erlangt werden. Lokalisationsstudien mittels Immunodetektionen und Immunofluoreszenzassays zeigten, dass die bislang als essentiell angesehene N-terminale Präsequenz der TrxRh1 nicht für den Import notwendig ist, das Protein wurde auch nach Deletion der Präsequenz in der hydrogenosomalen Fraktion detektiert. Die Präsequenz enthält trotzdem Targeting- Informationen, da ein Fusionsprotein aus dieser Präsequenz und dem cytosolischen Protein GAPDH in der hydrogenosomalen Membran lokalisiert werden konnte. Außerdem konnte durch ein weiteres Fusionsprotein aus einer ein internes Importsignal beinhaltenden Proteindomäne der SCSα und dem cytosolischen Protein mDHFR nachgewiesen werden, dass dieses interne Signal ausreichend Importinformationen enthält, um ein Reporterprotein in die Matrix der Hydrogenosomen zu importieren. Die im Vergleich zu den mitochondrialen Präsequenzen kürzeren hydrogenosomalen Transitsequenzen sind folglich oft nicht essentiell, könnten aber eine unterstützende Funktion für das Targeting der Proteine an die Organellen haben. Interne Signale kommen häufiger als erwartet vor. Es erscheint denkbar, dass die Unterschiede im Proteinimport von Mitochondrien und Hydrogenosomen größer sind als angenommen und sich auf Basis einer gemeinsamen Grundlage des Vorläufers verschiedene Organellen-spezifische Import-Systeme entwickelt haben. Organelles of mitochondrial origin like mitochondria, hydrogenosomes and mitosomes share a common ancestor that evolved from a single endosymbiotic event. Endosymbiotic gene transfer to the nucleus of the host cell, leading to a complete loss of the hydrogenosomal and mitosomal genome and to a highly reduced mitochondrial genome, accompanied the evolution of the former endosymbiont as an organelle. As a consequence of this gene transfer protein import machineries evolved to import the nuclear encoded proteins after their synthesis in the cytosol into the organelles. The complex, modular designed import machinery of mitochondria has been studied comprehensively, but knowledge about the import mechanisms of hydrogenosomes and mitosomes is still scarce. Approximately half of the hydrogenosomal proteins carry N-terminal presequences like mitochondrial matrix proteins. Their importance for the hydrogenosomal protein import remains unclear. Recent studies have demonstrated the presence of internal import signals within hydrogenosomal proteins which are also imported into the organelles in absence of their N-terminal presequence. This dissertation revealed further evidence for the frequent appearance of internal import signals. Studies to determine the distribution of TrxRh1 within the cell by immunodetections and immunofluorescence assays revealed that the N-terminal presequence of TrxRh1 up to now considered being essential is actually not necessary for import. Even in absence of the presequence TrxRh1 was detected in the hydrogenosomal fraction. Nevertheless the presequence seems to be involved in protein targeting demonstrated by the localization of a fusion protein of the hydrogenosomal targeting sequence of TrxRh1 and the cytosolic protein GAPDH within the hydrogenosomal membranes. A second fusion protein build of a protein domain of SCSα containing an internal import signal and the cytosolic protein mDHFR verified that this internal signal contains enough import information to target a cytosolic protein to the matrix of the hydrogenosomes. Thus the short hydrogenosomal targeting sequences compared to mitochondrial presequences are often not necessary for protein import, but could have supportive function in protein targeting to the organelles. Internal signals are more common than expected. It seems possible that there are larger differences in protein import mechanisms between mitochondria and hydrogenosomes than expected which could be explained by the development of specific import machineries for each organelle based on a common background of the ancestral cell.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie
Dokument erstellt am:	18.11.2014
Dateien geändert am:	18.11.2014
Promotionsantrag am:	21.07.2014
Datum der Promotion:	22.10.2014