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Titel:Die erste funktionelle Charakterisierung einer eukaryot kodierten Bilin Lyase
Autor:Bolte, Kathrin
Weitere Beteiligte: Maier, Uwe-G. (Prof. Dr.)
Erscheinungsjahr:2009
URI:http://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2009/0125
DOI: https://doi.org/10.17192/z2009.0125
URN: urn:nbn:de:hebis:04-z2009-01257
DDC: Biowissenschaften, Biologie
Titel(trans.):The first functional characterisation of a eukaryotic encoded bilin lyase

Dokument

Schlagwörter:
Bilin Lyase, Synechocystis sp. PCC6803, Bilin lyase, Nukleomorph, Phycobiliproteine, Phycobiliproteins, Nucleomorph, Synechocystis sp. PCC6803, Cryptophytes, Cryptophyten

Zusammenfassung:
Das Nukleomorph Genom der Cryptophyte Guillardia theta stellt ein Modell für nukleäre Kompaktierung dar und ist eines der kleinsten bekannten eukaryoten Genome. Seine 30 Gene für plastidäre Proteine werden als ein Grund für die derzeitige Erhaltung des Nukleomorphs angesehen. Die Charakterisierung der bislang funktionell unbekannten plastidären Proteine ist daher von höchstem Interesse. Im Rahmen dieser Arbeit konnte das auf Chromosom 1 des Nukleomorphs kodierte Protein Orf222 als funktionelles Ortholog einer spezifischen Bilin Lyase eines Cyanobakteriums charakterisiert werden. Auch konnte durch die Komplementation gezeigt werden, dass einzig ein fehlendes Bilin für den komplexen Phänotyp einer Insertionsmutante verantwortlich ist. Das cryptophytische Protein Orf222 fungiert im heterologen System des Cyanobakteriums Synechocystis sp. PCC6803 als Lyase für die Ligation eines Phycocyanobilins an Position Cystein-155 der Phycocyanin β-Untereinheit. Im homologen System der Cryptophyte ist trotz der abweichenden Pigmentkomposition, deren Lokalisation und Organisation eine Lyase-Funktion zu postulieren. Dort kommt es demnach durch das Protein Orf222 zur Ligation eines Phycoerythrocyanins an die homologe Position Cystein-158 der Phycoerythrin β-Untereinheit. Das Protein Orf222, nunmehr als CpeT zu bezeichnen, zeigt durch die funktionelle Aktivität im heterologen System eine eindeutige Regioselektivität in Bezug auf die homologe Cystein-Bindestelle, aber deutlich weniger Spezifizierung auf das jeweilige Bilin und das Apoprotein. Dies ist charakteristisch für cyanobakterielle monomere T-Typ Lyasen, zu welchen das Protein nun gezählt werden kann. Phylogenetische Analysen zeigen eine engere Verwandtschaft des Proteins Orf222 mit homologen Proteinen aus anderen Cryptophyten und Rhodophyten als mit cyanobakteriellen oder pflanzlichen Vertretern. Die cyanobakteriellen Vertreter lassen sich in vier monophyletische Gruppen einteilen, welche mit einem spezifischen Biliprotein und dem genetischen Kontext des jeweiligen Gens in Korrelation steht. Das Nukleomorph-kodierte CpeT (Orf222) Protein aus Guillardia theta stellt die erste funktionell charakterisierte Bilin Lyase eines eukaryoten Organismus dar und leistet einen weiteren Beitrag zur Aufklärung Nukleomorph-kodierter Proteine.

Summary:
The nucleomorph genome of the cryptophyte Guillardia theta is an exemplary model for nuclear compaction and is one of the smallest eukaryotic genomes presently known. That 30 of its genes encode plastid proteins might be a reason why the nucleomorph is still maintained. Characterisation of as yet plastid proteins of unknown function is of great interest. In this thesis, the nucleomorph-encoded protein Orf222 could be identified as a functional ortholog to a specific bilin lyase from a cyanobacterium. Additionally, it could be shown with the complementation of the deleted ortholog with the gene orf222 that the one missing bilin in the insertion mutant is responsible for the complex phenotype. The protein Orf222 functions in the heterologous system of the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC6803 as a lyase, which is responsible for the attachment of a phycocyanobilin to position cystein-155 in the phycocyanin β-subunit. Despite its divergent pigment composition, localisation and organisation, a lyase function must also be postulated in the cryptophyte. The protein Orf222 is supposed to attach a phycoerythrobilin to the homologous position cystein-158 in the phycoerythrin β-subunit. Designated as CpeT, Orf222 shows a clear regioselectivity in regard to homologous binding sites as shown by its functional activity in the heterologous system, albeit a lowered specificity in relation to the respective bilins and apoproteins. These features are defining qualities of cyanobacterial T-type lyases, of which this protein is one. A phylogenetic analysis shows a closer relationship between the protein Orf222 and its homologs from cryptophytes and rhodophytes than with homologs from cyanobacteria or plants. Homologs from cyanobacteria can be divided into four monophyletic groups which correlate to a specific biliprotein and to the genetic context of the corresponding gene. The nucleomorph-encoded protein CpeT (Orf222) from Guillardia theta is the first functionally characterised eukaryotic bilin lyase and contributes significant insight into nucleomorph-encoded proteins.


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