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Kälteschockadaptation von Bacillus subtilis: Identifizierung kälteinduzierter Gene und Proteine und Untersuchung ihrer kältespezifischen Funktion und Regulation
Die Kälteschockadaptation erfolgt in Mikroorganismen nach einem rapiden Abfall der Umgebungstemperatur. Ein Temperaturschock von 37°C auf 15°C hat sich zur Untersuchung der Kälteschockantwort in mesophilen Bakterien durchgesetzt. B. subtilis reagiert auf diesen Kälteschock mit de...
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| Main Author: | |
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| Contributors: | |
| Format: | Doctoral Thesis |
| Language: | German |
| Published: |
Philipps-Universität Marburg
2004
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| Subjects: | |
| Online Access: | PDF Full Text |
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| Summary: | Die Kälteschockadaptation erfolgt in
Mikroorganismen nach einem rapiden Abfall der
Umgebungstemperatur. Ein Temperaturschock von 37°C auf 15°C hat
sich zur Untersuchung der Kälteschockantwort in mesophilen
Bakterien durchgesetzt. B. subtilis reagiert auf diesen
Kälteschock mit der globalen Veränderung seiner Genexpression.
Diese Veränderung führt in dem kältegeschockten Bakterium zu
einer Anpassung seiner Zellphysiologie, die ihm das Wachstum
bei niedrigen Temperaturen ermöglicht. Dabei schützt B.
subtilis die Funktion seiner kälteempfindlichen Systeme durch
die rasche Induktion kälteprotektiver Proteine. Zu den
bekannten kälteempfindlichen Systemen in B. subtilis gehören
die Translationsinitiation und die Proteinbiosynthese am
Ribosom, die Faltung von mRNA durch die Bildung
kältestabilisierter Sekundärstrukturen und die abnehmende
Fluidität der Zellmembran und dadurch bedingten
Funktionsverlust der membrangekoppelten Prozesse. In dieser
Arbeit wurden bislang unbekannte kälteinduzierte Proteine und
Gene aus B. subtilis durch systematische Untersuchungen mittels
zweidimensionaler Gelelektrophorese und genomweiter
Transkriptionsanalyse identifiziert. Diese kälteinduzierten
Gene wurden auf eine Beteiligung an der Kälteschockanpassung
untersucht. Ein kältespezifischer Phänotyp konnte für eine
DyplP-Mutante und eine DyqfR/DydbR-Doppelmutante beobachtet
werden. Das yplP-Gen kodiert für einen von fünf homologen
sL-abhängigen Transkriptionsaktivatoren in B. subtilis, dessen
Rolle für die Kälteschockanpassung noch nicht geklärt werden
konnte. Die Gene yqfR und ydbR kodieren für DEAD-Box
mRNA-Helikasen, die bereits in mehreren Organismen als
kälteinduzierte Proteine identifiziert wurden. In dieser Arbeit
durchgeführte fluoreszenzmikroskopische Aufnahmen von
GfP-Fusionen konnten die transkriptionsabhängige
Kolokalisierung der Helikasen YdbR und YqfR aus B. subtilis mit
den CSP und Ribosomen an den Zellpolen zeigen. Ausgehend von
diesem Experiment wird ein Modell vorgeschlagen, in dem die
RNA-Helikasen kältestabilisierte Sekundärstrukturen von mRNA
entwinden. Danach kann die mRNA von den CSP gebunden werden,
wodurch die Translationsinitiation bei niedrigen Temperaturen
erleichtert wird. Außerdem wurde in dieser Arbeit die
Regulation der Fettsäuredesaturase Des aus B. subtilis
untersucht. Die Desaturase Des erhöht die Fluidität der
Zellmembran nach Kälteschock durch die Synthese ungesättigter
Fettsäuren in der Membran. Genetische Experimente konnten
zeigen, dass die Transkription des des Gens durch das
temperatursensitive Zweikomponentensystem DesKR aus B. subtilis
reguliert wird. Die kältespezifische Regulation weiterer Gene
durch DesKR konnte ausgeschlossen werden. |
|---|---|
| DOI: | 10.17192/z2004.0107 |