Chromosomensegregation in Hyphomonas neptunium - Das Kamel und das Nadelöhr

Zusammenfassung Die Generierung lebensfähiger Nachkommen ist das Hauptziel jeder Zelle. Um dieses Ziel zu erreichen, ist die korrekte Replikation und Segregation des Erbguts unerlässlich. Unser Wissen über Chromosomen-Segregationsprozesse in Bakterien beziehen wir aus dem Studium weniger Modellorga...

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Main Author: Raßbach, Anne
Contributors: Thanbichler, Martin (Prof. Dr.) (Thesis advisor)
Format: Dissertation
Language:German
Published: Philipps-Universität Marburg 2013
Biologie
Subjects:
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Description
Summary:Zusammenfassung Die Generierung lebensfähiger Nachkommen ist das Hauptziel jeder Zelle. Um dieses Ziel zu erreichen, ist die korrekte Replikation und Segregation des Erbguts unerlässlich. Unser Wissen über Chromosomen-Segregationsprozesse in Bakterien beziehen wir aus dem Studium weniger Modellorganismen, die sich über symmetrische oder asymmetrische binäre Teilung fortpflanzen. Um unser Wissen auf diesem Gebiet zu erweitern, fanden wir mit Hyphomonas neptunium, eine Spezies, die sich über Knospung fortpflanzt und ihren Stiel als reproduktive Struktur verwendet, einen geeigneten Kandidaten (Abbildung 1). Die nahe Verwandtschaft zu dem Modellorganismus Caulobacter crescentus ermöglichte es uns zudem, viele Methoden zu adaptieren und so in kurzer Zeit ein umfangreiches Methodenspektrum zu entwickeln. Die vorliegende Studie vermittelt einen ersten Einblick in die Chromosomensegregation von H. neptunium. Eine in vivo Lokalisationsstudie der Ursprungsregion ergab, dass die Segregation der zentromer-ähnlichen Region (ParBHNE/parSHNE-Komplex) in zwei separaten Schritten erfolgt. Zunächst segregiert eine der beiden zentromer-ähnlichen Regionen zum Stielpol der Mutterzelle und verweilt dort, bis die Knospe gebildet wurde. Anschließend segregiert sie durch den Stiel und lokalisiert am flagellierten Pol der Knospe. Zum besseren Verständnis der Chromosomensegregation wurden zwei in vivo-Lokalisationssystem in H. neptunium etabliert: das FROS- und das parBSYp-System. Die Analyse zeigte, dass die zentromer-ähnliche Region (ParBHNE/parSHNE-Komplex) vor dem ~570 kb entfernten Replikationsursprung in der Nähe des dnaA-Gens segregiert wird. Damit ist H. neptunium wahrscheinlich das erste untersuchte Bakterium, das die Initiation der Replikation von der Segregation trennt. Ein Vergleich mit nah verwandten Vertretern der dimorphen, gestielten Bakterien ergab, dass auch die drei anderen sequenzierten Spezies eine Umstrukturierung der Ursprungsregion aufwiesen, der aber kein gemeinsames Muster zu Grunde liegt. Bevor die zentromer-ähnliche Region durch den Stiel segregiert, ist er DNA-frei. Diese Beobachtung legt den Schluss nahe, dass H. neptunium über ein zweites Segregationssystem verfügt, da der ParA-basierende Segregationprozess DNA als Interaktionspartner benötigt. Um einen detaillierteren Einblick in den Segregationsprozess zu erhalten, wurden die ParA-Homologe von H. neptunium mittels Fluoreszenzfusionen und Deletionsmutanten charakterisiert. Diese Untersuchungen zeigten, dass die beiden ParA-Homologe HNE3561 (ParAHNE) und HNE0708 wahrscheinlich am Segregationsprozess beteiligt sind. Die Ergebnisse der Lokalisations- und Deletionsstudien weisen darauf hin, dass nicht nur das chromosomale ParA HNE3561 (ParAHNE), sondern auch HNE0708 an der Chromosomensegregation beteiligt ist. Die Deletion von HNE0708 führte zu einem pleitropen Phänotyp. Die Zellen der Mutation wiesen DNA Akkumulationen um Stiel auf und bildeten keine bläschenähnliche Strukturen an der Stielspitze. Des Weiteren zeigten Mutterzellen eine erhöhte Anzahl an Ursprungsregionen, was auf einen Defekt bei der Regulation der Replikationsinitiation hindeutet. HNE3561 (ParAHNE) kolokalisierte in der Mutterzelle mit ParBHNE. Überraschenderweise lokalisierte es vor ParBHNE in Stielspitze, aber niemals im Stiel. Diese Beobachtung stützt Zusammenfassung 3 unsere Hypothese, dass ein zweiter Mechanismus für die Segregation der zentromer-ähnlichen Region durch den Stiel verantwortlich ist. Zusammengefasst ergibt sich ein zweigeteilter Chromosomensegregationsprozess, bei dem die zentromer-ähnliche Region des ParBHNE/parSHNE-Komplexes als zentraler Ankerpunkt für die Segregationsmachinerie fungiert.
Physical Description:104 Pages
DOI:https://doi.org/10.17192/z2014.0378