Dokument: Proteinimport in die Chromatophoren von Paulinella chromatophora

Titel:	Proteinimport in die Chromatophoren von Paulinella chromatophora
Weiterer Titel:	Protein import into chromatophores of Paulinella chromatophora
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=44830
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20180214-102815-9
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Singer, Anna [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 8,19 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 06.02.2018 / geändert 06.02.2018
Beitragende:	Dr. Nowack, Eva [Gutachter] Prof. Dr. Weber, Andreas [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Mitochondrien und Plastiden haben sich vor über einer Milliarde Jahren durch Endosymbiose aus freilebenden Bakterien entwickelt. Dieser Vorgang hatte einen enormen Einfluss auf die Evolution von Eukaryoten, jedoch bleiben die frühen Schritte der Integration, sowie die zeitliche Abfolge der beteiligten Prozesse trotz langjähriger Forschung an beiden Organellen noch weitgehend ungeklärt. Die Amöbe Paulinella chromatophora besitzt zwei photosynthetische Organellen, welche als Chromatophoren bezeichnet werden. Diese stammen von Cyanobakterien ab und haben sich, unabhängig von Plastiden, vor ca. 90-120 Millionen Jahren entwickelt. Daher bieten sie die einzigartige Möglichkeit die Reorganisation des Proteoms eines Organells während der Integration in eine eukaryotische Wirtszelle zu untersuchen. Zu diesem Zweck wurden Proteine aus isolierten Chromatophoren sowie vollständigen Zelllysaten mittels Massenspektrometrie untersucht, was in der Identifikation von 207 Wirts-kodierten Proteinen in der Chromatophorenfraktion resultierte. Diese Importkandidaten konnten in zwei Klassen unterteilt werden, welche vermutlich auf unabhängigen Wegen in die Chromatophoren importiert werden. Lange Importkandidaten scheinen spezifisch Lücken in Chromatophoren-lokalisierten Biosynthesewegen und Prozessen zu füllen. Besonders interessant ist hier eine große Gruppe von Proteinen, welche an der Prozessierung genetischer Information (z.B. Transkriptionsfaktoren) beteiligt ist. Interessanterweise konnte eine konservierte N-terminale Sequenz innerhalb der langen Importkandidaten identifiziert werden, welche ein potentielles Chromatophoren-Transitpeptid (crTP) repräsentiert. Erste Untersuchungen der Lokalisation nach heterologer Expression in Nicotiana benthamiana zeigten den crTP-vermittelten Import von Proteinen in die Plastiden der Pflanzenzelle, was auf gemeinsame Komponenten in der Proteinimportmaschinerie der Chromatophoren und Plastiden hindeutet. Die andere Klasse von Importkandidaten besteht aus kurzen Proteinen (< 10 kDa). Diese weisen keine gemeinsamen Sequenzmotive auf, welche auf ein potentielles Transitpeptid hindeuten könnten. Stattdessen zeigt eine Gruppe der kurzen Importkandidaten charakteristische Eigenschaften von antimikrobiellen Peptiden (AMP). Um die antimikrobielle Aktivität der potentiellen AMPs zu untersuchen, wurden verschiedenen Kandidaten mithilfe eines His-Tags aufgereinigt und ihr Einfluss auf das Wachstum von E. coli ermittelt. Dabei zeigten einige der potentiellen AMPs einen Zeit- und Konzentrations-abhängigen inhibierenden Effekt auf das Wachstum des Bakteriums. Zudem führten die aktiven Proteine zu einer Erhöhung der Membranpermeabilität der bakteriellen Zellen und zeigten eine Interaktion mit dem negativ geladenen Lipid Phosphatidylinositol-4-Phosphat. Zusammen mit den Berichten von symbiotischen AMPs aus diversen anderen Wirt-Endosymbiont-Interaktionen, liefern diese Ergebnisse Hinweise auf eine mögliche Beteiligung der AMPs an der Interaktion zwischen dem Chromatophor und der Wirtszelle. The endosymbiotic acquisition of mitochondria and plastids more than 1 billion years ago profoundly impacted the evolution of eukaryotes. Early stages of organelle integration as well as the temporal sequence of events in this process however remain poorly understood. The amoeba Paulinella chromatophora contains more recently established cyanobacterium-derived photosynthetic organelles, termed “chromatophores”. To explore the re-arrangement of an organellar proteome during its integration into a eukaryotic host cell, the chromatophore proteome was characterized by mass spectrometry. For this purpose, isolated chromatophores and full cell lysates were analyzed in triplicates revealing a total of 207 host-encoded proteins which seem to be targeted to the chromatophores. These import candidates can be grouped into two classes of proteins which are likely clients to independent import pathways. Long import candidates seem to specifically fill in gaps in chromatophore-encoded metabolic pathways and processes (in particular genetic information processing). Interestingly a conserved N-terminal domain could be identified in the long import candidates, which might represent a chromatophore transit peptide (crTP) which targets proteins to the chromatophore. Intriguingly, upon heterologous expression in a plant cell, the crTP confers plastid localization suggesting common features in chromatophore and plastid protein import pathways, which evolved independently and more than 1 billion years apart from each other. The second class of import candidates are short peptides (<10 kDa) without a conserved import signal. A group of these peptides shows features that are characteristic of antimicrobial peptides (AMPs). To access antimicrobial activity of these putative AMPs, different peptides of this group were purified as recombinant His-tag fusion proteins and incubated with E. coli cultures. Subsequent growth assays of the challenged E. coli cells revealed that some of these ‘AMPs’ show a time/dose dependent inhibitory effect on the growth. Furthermore, the active peptides were shown to increase membrane permeability of bacterial cells and to interact with the negatively charged lipid phosphatidylinositol-4-phosphate. Together with the report of symbiont-targeted AMPs from several other symbiotic systems, these results indicate that symbiotic AMPs might play a role in the interaction between the P. chromatophora host cell and the chromatophores.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie
Dokument erstellt am:	14.02.2018
Dateien geändert am:	14.02.2018
Promotionsantrag am:	14.11.2017
Datum der Promotion:	25.01.2018