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Structure-based function assignment for archaellum regulatory network proteins of Sulfolobus acidocaldarius
Der Ursprung des Lebens ist ein komplexes Thema, das weltweit wissenschaftliche Diskussionen befeuert. Im Allgemeinen ist es akzeptiert, dass die Endosymbiose eine zentrale Rolle bei der Eukaryogenese spielt. Für diese Arbeit wurde die inside-out Hypothese, welche sich auf die Asgard Archaeen stütz...
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| Main Author: | |
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| Contributors: | |
| Format: | Doctoral Thesis |
| Language: | English |
| Published: |
Philipps-Universität Marburg
2024
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| Subjects: | |
| Online Access: | PDF Full Text |
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| Summary: | Der Ursprung des Lebens ist ein komplexes Thema, das weltweit wissenschaftliche Diskussionen befeuert. Im Allgemeinen ist es akzeptiert, dass die Endosymbiose eine zentrale Rolle bei der Eukaryogenese spielt. Für diese Arbeit wurde die inside-out
Hypothese, welche sich auf die Asgard Archaeen stützt und ein frühes Endomembransystem voraussetzt, als Ausgangslage angenommen. Da Asgard
Archaeen noch nicht kultiviert wurden, stellen die TACK Archaeen mit ihrem archaealen Modellorganismus Sulfolobus acidocaldarius einen der nächsten, verfügbaren Verwandten der Eukaryoten dar. Interessanterweise wurde das Protein ArnB des archaellum regulatory networks (Arn), welches strukturelle Homologien mit dem Sec23/24 Protein des COPII-systems aufweist, in S. acidocaldarius Exosomen gefunden. Entsprechend erweist sich ArnB als vielversprechendes Protein, um den prä-endosymbiotischen Transport in Archaeen zu untersuchen. Diese Arbeit umfasst eine Zusammenfassung der Forschungsergebnisse zu ArnB und seinen assoziierten Proteinen. Hervorzuheben ist dabei die Untersuchung der Interaktion von ArnB mit dem ZnF- und FHA-Domänen enthaltenden ArnA, welche eine sequenzielle, phosphorylierungsabhängige strukturelle Transition mit globalen Änderungen offenbart. Die Untersuchung des ArnAB-Komplexes ergab zum einen neuartigen sequenziellen Phosphorylierungsmechanismus und zeigte die Gegenwart des Sec23/24-Kernmotivs in allen Domänen des Lebens auf. In Zuge dieser Analysen, konnten dem ArnAB-Komplex bzw. dem Sec23/24-Kernmotiv zahlreiche potenzielle
Funktionen zugeschrieben werden, die von der Beteiligung am Ubiquitin-Netzwerk bis
zur Bildung von COPII-Vesikeln und Assemblierungsrollen reichen. Zudem beinhaltet
diese Arbeit die Charakterisierung einer GPN-Loop-GTPase aus S. acidocaldarius,
SaGPN, welche ebenfalls mit dem Arn-System assoziiert ist und potentiell mit dem ArnAB-Komplex interagiert. GPN-Loop-GTPasen stellen einen eigenen interessanten GTPase-Typ dar, der durch nukleotidunabhängige Homodimere gekennzeichnet ist.
Durch die Kristallstrukturen die in dieser Arbeit gelöst wurden, lassen sich mechanistische Unklarheiten im Zusammenhang mit GPN-Loop-GTPasen lösen und ein Lock-Switch-Rock-Mechanismus für archaeale GPN-Loop-GTPasen ableiten.
Zusammenfassend trägt diese Arbeit zum allgemeinen Verständnis der GPN-Loop-
GTPasen bei und hebt das ArnAB-Sec23/24-Kernmotiv als eine der häufigsten und funktional vielfältigsten Protein-Faltungen in allen Bereichen des Lebens hervor. |
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| DOI: | 10.17192/z2024.0120 |