Localization and characterization of the protease DEG10 in Arabidopsis thaliana
| dc.contributor.author | Huber, Catharina Victoria | |
| dc.date.accessioned | 2016-06-14T09:39:06Z | |
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| dc.title | Localization and characterization of the protease DEG10 in Arabidopsis thaliana | eng |
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| kops.date.examination | 2016-04-05 | eng |
| kops.date.yearDegreeGranted | 2016 | eng |
| kops.description.abstract | Pflanzen sind sessile Organismen, die ständig verschiedensten Stressfaktoren ausgesetzt sind und daher effektive Vermeidungs- und Schutzmechanismen benötigen. Eine Hauptvoraussetzung für Pflanzen, um Stress zu bewältigen, stellt die Proteinqualitätskontrolle dar. Die ATP-unabhängigen Deg/HtrA Serinproteasen besitzen in der Proteinqualitätskontrolle eine essentielle Funktion, indem sie beschädigte Proteine abbauen oder neu falten. Eine phylogenetische Studie photosynthetisch aktiver Eukaryoten zeigte einen Mindestsatz von acht Deg Proteasen auf, der in allen untersuchten Organismen vorhanden ist. Darunter ist DEG10 die einzige mitochondriale Deg-Protease, was eine wichtige Funktion von DEG10 in Mitochondrien von Pflanzen und Algen vermuten lässt. Diese Studie wurde durchgeführt, um ein tieferes Verständnis für die Regulation der DEG10 Expression und der physiologischen Funktion von DEG10 in Arabidopsis thaliana zu erhalten. In dieser Studie wurde durch DEG10:GFP Fusionsproteine in vivo und durch Immunoblots mit isolierten Organellen eine ausschließlich mitochondriale Lokalisierung aufgezeigt. Promotor-GUS-Fusionsstudien zeigten, dass DEG10 hauptsächlich in Trichomen, und in geringerem Maße im Leitgewebe und in Wurzeln exprimiert wird. Bei erhöhten Temperaturen wies eine erhöhte Anzahl an Keimlingen eine DEG10 Expression in Wurzeln auf, wohingegen keine eindeutige temperaturabhängige Regulation der DEG10 Transkription in Blättern nachgewiesen wurde. Um die physiologische Funktion von DEG10 zu untersuchen, wurde eine „Loss-of-function“ Mutante charakterisiert, die folgende Entwicklungsfehler aufwies: gemindertes Wurzel-Längenwachstum und erniedrigten Samenertrag. Wurzeln und Samen sind beides Sink-Organe, die vom Photoassimilatimport aus Source-Geweben abhängig sind. Die phänotypischen Unterschiede waren unter Temperaturstress und schwierigen Wachstumsbedingungen im Freiland besonders stark ausgeprägt. Die Abschwächung des Wurzelphänotyps durch Zugabe von Saccharose und die Expression von DEG10 im Leitgewebe könnten auf eine Beteiligung von DEG10 an der Regulation der Versorgung mit Photoassimilaten oder der Energiegewinnung in Mitochondrien hinweisen. Die mitochondriale Feinstruktur war nicht betroffen, wodurch angenommen werden kann, dass DEG10 keinen Einfluss auf die Biogenese und grundlegende Organisation der Mitochondrien hat. Jedoch zeigte ein starker Abfall des Transkriptlevels der Alternativen Oxidase 1a in gestressten Δdeg10-1-Mutanten eine mitochondriale Fehlfunktion auf. Die ATP-unabhängige DEG10 Protease scheint eine wichtige Rolle unter Stressbedingungen zu spielen, sobald der ATP-Spiegel niedrig ist und Gefahr besteht, dass ungefaltete oder geschädigte Proteine akkumulieren. Die Erkenntnisse dieser Arbeit geben ganz neue und wertvolle Einblicke in die physiologische Funktion von DEG10 in A. thaliana. | deu |
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