Struktur- und Funktionsanalysen von pilzlichen Zellwandproteinen der SUN- und CFEM-Proteinfamilien

Pilzliche Organismen stellen eine der artenreichsten Lebensformen der Erde dar. Die ausgesprochen hohe Anzahl unterschiedlicher Vertreter spiegelt hierbei die große Diversität der besetzten ökologischen Nischen wieder. Ermöglicht wird die Anpassung beispielsweise an widrige Umweltfaktoren durch e...

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Main Author: Kalugin, Vitali
Contributors: Essen, Lars-Oliver (Prof. Dr.) (Thesis advisor)
Format: Dissertation
Language:German
Published: Philipps-Universität Marburg 2017
Chemie
Subjects:
SUN
Online Access:PDF Full Text
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Description
Summary:Pilzliche Organismen stellen eine der artenreichsten Lebensformen der Erde dar. Die ausgesprochen hohe Anzahl unterschiedlicher Vertreter spiegelt hierbei die große Diversität der besetzten ökologischen Nischen wieder. Ermöglicht wird die Anpassung beispielsweise an widrige Umweltfaktoren durch einen komplexen und hoch funktionellen Zellwandaufbau. Diese 50 - 200 nm dicke Schicht setzt sich aus Chitin und b-1,3-/ b-1,6-Glukanen zusammen die weitere organismenspezifische Modifikationen beinhaltet. Die b-1,3-Glukane innerhalb dieses Netzwerks bilden tripelhelikale Überstrukturen und sorgen in Verbindung mit dem daran gebundenen Chitin, zu einem stabilen Grundgerüst. Innerhalb der stark verzweigten Architektur der pilzlichen Zellwand erfüllt eine Vielzahl an sekretierten Proteinen diverse Aufgaben. In dieser Arbeit stehen die Familien der SUN- und CFEM-Proteine im Fokus. SUN-Proteine sind bei der Remodellierung der b-1,3-Glukanstrukturen innerhalb der pilzlichen Zellwand beteiligt. Für die C-terminale SUN-Domäne aus Saccharomyces cerevisiae konnte über SPR und HDX-MS Untersuchungen die Bindungsstelle gegen Laminarin, einem b-1,3-Glukan mit b-1,6- Glucoseverzweigungen [7:1], gezeigt werden. Molekulardynamische Simulationen für die Interaktion von ScSun4C gegen Curdlan, einem unverzweigten b-1,3-Glukan, zeigten hierbei ein stabiles Bindungsverhalten über 100 ns. Auf diesen Erkenntnissen aufbauend können zwei Funktionsmodelle der C-terminalen SUN-Domäne geschlussfolgert werden. Die SUN-Domäne als neuartige, reversible Docking-Einheit innerhalb des b-Glukanmaterials, oder als Tripelhelix entwindende Glukanhelikase. Letztere sorgt für ein Entwinden der thermodynamisch begünstigten Tripelhelix und einem dadurch schnelleren Abbau durch endo-/exo-Glukosidasen. AFM-Untersuchungen können weiterhelfen die beschriebenen Modelle zu verifizieren. CFEM-Proteine können nach phylogenetischen Analysen in mehrere distinkte Gruppen, mit unterschiedlichen Aufgaben und Funktionen unterteilt werden, die durch zusätzliche strukturbasierte Erkenntnisse bestätigt werden können. Pga7-Orthologe sind bei der Akquisition von Hämin aus Hämoglobin und dessen Weiterleitung ins Zellinnere beteiligt. Die Bindung gegen Hämin zeigt hierbei eine zeitliche Abhängigkeit, sodass ein zweistufiger Bindungsprozess mit einer strukturellen Reorganisation geschlussfolgert werden kann. Für Ccw14-Orthologe, die bei der Quervernetzung der Zellwand beteiligt sind, konnte hingegen keine Häminbindung beobachtet werden. Die Interaktion von Ccw14-Orthologen zu endo-Glukosidasen wie Bgl2 könnte hierbei wichtige Fragen zur gruppenspezifischen Funktion beantworten.
Physical Description:168 Pages
DOI:https://doi.org/10.17192/z2017.0509