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Titel: Sphäroidkörper in Endosymbiose mit Rhopalodia gibba: Analysen des Genoms und Transkriptstudien der Nitrogenase
Autor: Dede, Christine
Weitere Beteiligte: Maier, Uwe G. (Prof. Dr.)
Erscheinungsjahr: 2011
URI: https://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2011/0054
DOI: https://doi.org/10.17192/z2011.0054
URN: urn:nbn:de:hebis:04-z2011-00545
DDC: Biowissenschaften, Biologie
Titel(trans.): Spheroid bodies in endosymbiosis with Rhopalodia gibba: analysis of the genome and transcript studies of the nitrogenase

Dokument

Schlagwörter:
Nitrogen fixation, Endosymbiose, Endosymbiosis, Cyanobakterien, Genetic Evolution, Stickstofffixierung, Cyanobacteria

Zusammenfassung:
Die Sphäroidkörper der Diatomee Rhopalodia gibba sind obligate Endosymbionten cyanobakterieller Herkunft. Im Rahmen dieser Arbeit wurden 571 042 bp des Genoms der Sphäroidkörper sequenziert und analysiert. Danach weist das Genom zahlreiche Modifikationen auf, die mit dem intrazellulären Lebensstil der Sphäroidkörper einhergehen. Dazu gehören unter anderem die Inaktivierung und der Verlust zahlreicher Gene. Daneben ist ein Anstieg des A/T-Gehalts zu nennen, der vor allem die nicht kodierenden Regionen und die dritte Kodonposition der kodierenden Regionen betrifft. Pseudogene findet man insbesondere unter Transposasen. Zudem sind Gene, die Proteine der Photosynthese kodierten, zumeist inaktiviert, so dass die Sphäroidkörper vermutlich nicht mehr photosynthetisch aktiv sind. Im Gegensatz zu den Genomen alter Endosymbionten weist das Genom der Sphäroidkörper verschiedenste DNA-Reparaturproteine auf. Dies ist einer von zahlreichen Anhaltspunkten dafür, dass die Sphäroidkörper jungen Endosymbionten zuzuordnen sind. Den Ergebnissen der im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten quantitativen Real Time-PCR folgend wird die Aktivität des Nitrogenase-Komplexes in den Sphäroidkörpern nicht transkriptionell reguliert. Zudem ist der Nitrogenase-Komplex nicht nur unter Stickstoff limitierten Bedingungen aktiv. Das unterscheidet die Sphäroidkörper eindeutig von ihren frei lebenden Verwandten. So wird die Aktivität des Nitrogenase-Komplexes in Cyanothece sp. ATCC 51142 transkriptionell reguliert und molekularer Stickstoff wird nur unter Stickstoff limitierten Bedingungen fixiert. Die Untersuchung der jungen Rhopalodia gibba – Sphäroidkörper Assoziation erlaubt die degenerativen Prozesse, die einer Endosymbiose insbesondere anfangs zu Grunde liegen, besser zu erfassen.

Summary:
The spheroid bodies of the diatom Rhopalodia gibba are obligate cyanobacterial symbionts. 571 042 bp of the spheroid body’s genome were sequenced and analysed. The genome shows many modifications which are correlated with the intracellular lifestyle of the spheroid bodies. These include inter alia the inactivation and the loss of many genes, an increase in the A/T content which mainly affects the non coding regions and the third codon position. Many pseudogenes encoded transposases. Moreover, genes which encoded proteins of the photosynthesis are mostly inactivated. Therefore, the spheroid bodies are probable not able to do photosynthesis. In contrast to the genomes of old endosymbionts, the genome of the spheroid bodies encodes several DNA repair proteins. This is one of several hints that the spheroid bodies are young endosymbionts. The results of the quantitative real time PCR shows that the activity of the nitrogenase in the spheroid bodies is not transcriptional regulated. Furthermore, the nitrogenase fixes molecular nitrogen not only under nitrogen-depleted conditions. This distinguishes the spheroid bodies from their free living relative Cyanothece sp. ATCC 51142. In Cyanothece sp. ATCC 51142 the nitrogen fixation is transcriptional regulated and molecular nitrogen is only fixed under nitrogen-depleted conditions. The investigation of the young Rhopalodia gibba – spheroid body association gives an insight into the degenerative processes which underlie an endosymbiosis in particular at the beginning.


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