Dokument: Funktionelle und strukturelle Charakterisierung der Interaktion von Kupferchaperonen mit Ethylenrezeptoren
| Titel: | Funktionelle und strukturelle Charakterisierung der Interaktion von Kupferchaperonen mit Ethylenrezeptoren | |||||||
| Weiterer Titel: | Functional and Structural Characterisation of Copper Chaperon Interactions with the Ethylene Receptor Family | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=53151 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20200512-111612-5 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Hoppen, Claudia [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Georg Groth [Gutachter] Prof. Dr. Simon, Rüdiger [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | Kupfertransport, Ethylensignalweg | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibungen: | Ethylen ist ein gasförmiges Phytohormon und hauptsächlich bekannt für die Förderung der Fruchtreifung von klimakterischen Früchten wie z. B. Äpfeln, Bananen und Tomaten. Ethylen steuert jedoch auch eine Vielzahl von weiteren Prozessen während des Wachstums von Pflanzen, darunter auch die Seneszenz von Blüten. Die Signalwahrnehmung von Ethylen erfolgt über Ethylenrezeptoren (ETRs), welche am endoplasmatischen Retikulum lokalisiert sind und dort u. a. mit dem Zentralregulator EIN2 interagieren. Ein neuartiges Peptid, welches die Kontaktfläche zwischen ETR1 und EIN2 blockiert, stört diese für die Signalweiterleitung essenzielle Interaktion. Das von einer als Nuclear Localization Signal (NLS) bezeichneten Sequenz in EIN2 abgeleitete Peptid wird als NLS-derived Octapeptide 1 (NOP-1) bezeichnet. Es zeigte sowohl bei Tomaten, als auch bei Äpfeln, eine Verzögerung der Fruchtreife nach der Ernte. Durch Studien an Schnittblumen wie Nelken und Rosen sollte überprüft werden, ob NOP-1 ebenfalls die Blütenseneszenz verzögert. In beiden Fällen konnte das Verwelken der Schnittblumen durch Behandlung mit NOP-1 über das Gießwasser um 6-8 Tage hinausgezögert werden.
Ethylenrezeptoren weisen einen Kupfer-Kofaktor auf, welcher essenziell für die Bindung und damit die Wahrnehmung von Ethylen ist. Kupferionen sind redoxaktiv und führen im Milieu des Zytosols zur Entstehung von giftigen reaktiven Sauerstoffspezies (ROS). Daher liegt Kupfer niemals frei im Zytosol vor, sondern wird durch spezielle Proteine gebunden. Durch Interaktionsmessungen mit gereinigten Proteinen, sowie bimolekularer Fluoreszenzkomplementation in N. benthamiana konnte gezeigt werden, dass Kupfer auf mindestens zwei Wegen zu den ER-ständigen Rezeptoren transportiert wird: Die löslichen Kupferchaperone ATX1 und CCH transportieren Kupferionen zunächst zur ebenfalls ER-ständigen ATPase RAN1. Diese stellt die Kupferionen anschließend den Ethylenrezeptoren zur Verfügung. Außerdem konnte gezeigt werden, dass die löslichen Chaperone Kupfer auch direkt auf ETR1 übertragen, jedoch mit dem Rezeptor mit einer niedrigeren Affinität interagieren. Die pflanzlichen Kupferchaperone ATX1 und CCH unterscheiden sich durch eine C-terminale Sequenzverlängerung von CCH. CCH transportiert Kupfer von seneszierenden zu neu entstehenden Organen der Pflanze. Alle Kupferchaperone weisen Interaktionen mit Membranstrukturen auf, unterscheiden sich aber in ihrer Lipidbindeeigenschaft. CCH weist nach Kupferbindung eine Dimerisierung auf, welche möglicherweise für den sicheren Langstreckentransport wichtig ist.Ethylene is a gaseous phytohormone well known for its role in fruit ripening of climacteric fruits such as tomatoes, apples and bananas. However, beside fruit ripening, ethylene is involved in several plant processes. Ethylene effects the growth of plants at nearly all phases of development, and amongst it, flower senescence. Ethylene is perceived by ethylene receptors (ETRs) localized at the endoplasmic reticulum where they directly interact with the central regulator EIN2. A novel peptide, based on the sequence of a nuclear localization signal (NLS) of EIN2 was shown to efficiently disturb this interaction. Furthermore, tomatoes and apples treated with this NLS-derived peptide 1 (NOP-1) post-harvest, exhibited a significant delay in fruit ripening. In this work, studies with carnations and roses were performed to investigate whether NOP-1 also influences senescence of cut flowers. Indeed, carnations and roses treated with NOP-1 in the vase water showed an average delay in senescence of 6 to 8 days. For ethylene sensing, receptors require a copper cofactor that is essential for the binding of the ligand. Due to their redox potential, copper ions can participate in dangerous Haber/Weiss-Fenton reactions which generate reactive oxygen species (ROS) in the cytosol. To overcome this risk, copper ions never exist in the cytosol in a free state. Instead, they are always bound to specialized proteins that route copper throughout the cell to the final acceptor site, e.g. the ethylene receptors. By combining in vitro interaction studies and bimolecular fluorescence complementation in N. benthamiana two routes for delivering copper to the receptor have been identified. One way includes the stepwise transport of copper from the soluble copper chaperones ATX1 and CCH to the metal-transporting ATPase RAN1 and finally to ETR1. Based on the affinity constants determined, this is the favoured transport route. Additionally, copper transfer from ATX1 and CCH to the ethylene receptors could be detected, indicating a direct supply of copper by soluble chaperones. The plant-specific isoform CCH differs from the copper chaperone ATX1 by a C-terminal extension. CCH transports copper from senescing organs of the plant to newly developing parts. In this work, binding studies of ATX1 and CCH unravelled a so far novel function of the C-terminal extension in disturbing lipid interactions of copper chaperones. Furthermore, addition of copper to CCH resulted in a dimerization. Both, altered lipid interaction and dimerization of CCH, may be strategies to ensure efficient long-distance transport of CCH. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie » Biochemie der Pflanzen | |||||||
| Dokument erstellt am: | 12.05.2020 | |||||||
| Dateien geändert am: | 12.05.2020 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 04.12.2019 | |||||||
| Datum der Promotion: | 16.03.2020 |
