Dokument: Untersuchungen zur Lipid- und Zellwandsynthese in Corynebacterium glutamicum

Titel:	Untersuchungen zur Lipid- und Zellwandsynthese in Corynebacterium glutamicum
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=3339
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20060222-001339-0
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Gande, Roland [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 4,61 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 09.02.2007 / geändert 09.02.2007
Beitragende:	Prof. Dr. Sahm, Hermann [Gutachter] Prof. Dr. Jaeger, Karl-Erich [Gutachter]
Stichwörter:	Corynebacterium glutamicum, Zellwand, Mycolsaeure, Acyl-CoA Carboxylase, aeussere Membran, Lipidsynthese, Polyketidsynthase, ungewoehnliche Lipide, Biotin, PerbeabilitätsbarriereCorynebacterium glutamicum, cell wall, mycolic acid, Acyl-CoA carboxylase, outer membrane, lipid synthesis, polyketidsynthase, unusual lipids, biotin perbeability barrier
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Die Zellwand der Corynebacterianeae, zu denen unter anderem das biotechnologisch genutzte Corynebacterium glutamicum gehoert, besitzt neben der Cytoplasmamembran eine zweite Lipiddoppelschicht die funktionell mit der aeusseren Membran Gram negativer Bakterien vergleichbar ist. Beide Membranen sind massgeblich am Stofftransport beteiligt. Diese Lipidmembranen bestehen aus Fettsaeuren und Mycolsaeuren. Es war das Ziel dieser Arbeit die Synthese der Mycolsaeuren sowie die weiterer Zellwandbestandteile zu untersuchen. 1. In C. glutamicum wurden vier paraloge Acyl-CoA Carboxyltransferasen entdeckt. Waehrend accD4 keine Funktion zugesprochen werden konnte, ergab die Analyse von Inaktivierungsmutanten, sowie ein zusaetzlicher Enzymtest, dass accD1 essentiell ist und zusammen mit accBC für die Acetyl-CoA Carboxylase kodiert. Auch accD2 und accD3 sind essentiell und spezifisch an der Mycolsaeuresynthese beteiligt. 2. Die Isolierung von AccD3 über Affinitaetschromatographie ergab eine Coisolation von AccD2 und AccBC. Zusammen mit den Mutationsstudien zeigt dies, dass der AccD2-AccD3-AccBC Carboxylasekomplex an der Mykolsaeuresynthese beteiligt ist. Auch die Biotinylierung von AccBC konnte nachgewiesen werden, was sie als Alpha-Untereinheit der Carboxylasen ausweist. 3. In allen Corynebacterianeae liegt im Genom benachbart zu dem für AccD3 kodierenden Gen das Gen einer Polyketidsynthase, Pks, sowie das Gen einer Acyl-AMP Ligase, FadD. Beide Proteine wurden isoliert. Die Deletion von pks fuehrt ebenfalls zur Abwesenheit von Mykolsaeuren. FadD transferiert einen Adenylrest auf eine Fettsaeure. Aufgrund dieser Befunde konnte ein Mechanismus vorgeschlagen werden, der den Transfer einer Fettsaeure auf Pks, sowie dessen Aktivierung durch Carboxylierung und schliesslich die Kondensation mit einer weiteren Fettsaeure zur Mykolsaeure beinhaltet. 4. Deletionen von Genen stromaufwaerts der Polyketidsynthase, die für zum Teil sehr aehnliche Esterasen kodieren, fuehrten zur Reduktion von an das Arabinogalaktan gebundenen Mykolsaeuren, was auf deren Beteiligung am Mycolsaeuretransfer hinweist. Für ein weiteres Gen konnte wahrscheinlich gemacht werden, dass es als Polyrenyltransferase an einem neuartigen Syntheseweg zur Generierung polyprenylierter Arabinose beteiligt ist, da dessen Inaktivierung zur Abwesenheit von Arabinose im Arabinogalaktan fuehrt. The Corynebacterianeae, such as Corynebacterium glutamicum or Mycobacterium tuberculosis, possess unique and structurally diverse lipids, including the genus specific mycolic acids. These alpha-branched, beta-hydroxylated fatty acids form an outer permeability barrier not present in other gram positive bacteria. Whereas the chemical structure of mycolic acids is known, only recently details on its synthesis also emerge. This work shows the involvement of several genes of C. glutamicum in mycolic acid synthesis, transfer and translocation. The key player in this process is obviously the highly conserved polyketide synthase (pks) showing strong homology to the mycobacterial pks13. The corresponding gene product condenses two preformed linear fatty acids to yield mature mycolic acids. Additionally the whole chromosomal region adjacent to pks shows synteny in all Corynebacterianeae. The present study on pks and the adjacent accD3, whose gene product resembles the beta-subunit of the acetyl-CoA carboxyltransferase in E. coli, revealed a complete loss of mycolic acids in mutants inactivated in pks or accD3. Interestingly C. glutamicum possesses four paralogous acyl-CoA carboxyltransferasesases. Isolation of His-tagged AccD3 resulted in co-purification of AccD2, one of the carboxylase paralogous together with AccBC which is the biotinylated alpha-subunit essential for carbon dioxide fixation. Disruption of accD2 also led to a complete loss of mycolic acids similar to the accD3 and pks inactivation mutant. Considering these results the following model is suggested: The AccD2-AccD3-AccBC complex is involved in carboxylating a linear fatty acid precursor similar to carboxylation of acetyl-CoA required for linear fatty acid synthesis catalysed by the Fas system. The carboxylated precursor is used by Pks to establish a Claisen-like condensation with a second probably not activated fatty acid to yield mature mycolic acids which are transferred into the cell wall to form an outer lipid bilayer similar to the outer membrane of gram negative bacteria.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie
Dokument erstellt am:	22.02.2006
Dateien geändert am:	12.02.2007
Promotionsantrag am:	19.12.2005
Datum der Promotion:	19.12.2005