Ph.D. értekezés tézisei. A c-típusú citokrómok biogenezisében résztvevő fehérjék. szerepe és génjeik szabályozása Sinorhizobium meliloti-ban

Hasonló dokumentumok
A c-típusú citokrómok biogenezisében résztvevő fehérjék. szerepe és génjeik szabályozása Sinorhizobium. meliloti-ban.

Egy új toxin-antitoxinszerű modul nem tipikus transzkripciós szabályozása és funkciója Bradyrhizobium japonicumban. Miclea Sebastian Paul

Szimbiotikus nitrogénkötés

A növény inváziójában szerepet játszó bakteriális gének

Egy új, a szimbiotikus gümőfejlődésben szerepet játszó ubiquitin ligáz funkcionális jellemzése

Ph.D. értekezés tézisei. Dürgő Hajnalka. Témavezető: Dr. Medzihradszky-Fölkl Katalin. Biológia Doktori Iskola. MTA SZBK Biokémiai Intézet SZTE TTIK

Hemoglobin - myoglobin. Konzultációs e-tananyag Szikla Károly

Fehérje expressziós rendszerek. Gyógyszerészi Biotechnológia

TDK lehetőségek az MTA TTK Enzimológiai Intézetben

A fotoszintézis molekuláris biofizikája (Vass Imre, 2000) 39

transzláció DNS RNS Fehérje A fehérjék jelenléte nélkülözhetetlen minden sejt számára: enzimek, szerkezeti fehérjék, transzportfehérjék

A felgyorsult fehérje körforgás szerepe a transzlációs hibákkal szembeni alkalmazkodási folyamatokban

Hidrogenáz érés a Thiocapsa roseopersicina baktériumban

A TATA-kötő fehérje asszociált faktor 3 (TAF3) p53-mal való kölcsönhatásának funkcionális vizsgálata

Új genetikai stratégia kidolgozása az Arabidopsis stressz válaszát szabályzó gének azonosítására

Energiatermelés a sejtekben, katabolizmus. Az energiaközvetítő molekula: ATP

Növényvédelmi Tudományos Napok 2014

Escherichia coli aminosav-transzporterek vizsgálata

TÉMAKÖRÖK. Ősi RNS világ BEVEZETÉS. RNS-ek tradicionális szerepben

Hálózati modellek alkalmazása a molekuláris biológia néhány problémájára. Doktori (PhD) értekezés tézisei. Ágoston Vilmos

BEVEZETÉS. A magasabbrendű növényeknek egész életciklusuk folyamán flexibilisen

A C. elegans TRA-1/GLI/Ci szex-determinációs faktor célgénjeinek meghatározása és analízise. Doktori értekezés tézisei.

A doktori értekezés tézisei. A növényi NRP fehérjék lehetséges szerepe a hiszton defoszforiláció szabályozásában, és a hőstressz válaszban.

NITROGÉNKÖTŐ ENDOSZIMBIÓZISOK 1

A Thiocapsa roseopersicina[nife]- hidrogenázainak szerepe a sejt metabolikus folyamataiban

NiFe hidrogenázok és fotoszintetikus rendszer kifejeződését szabályozó szignál transzdukciós mechanizmusok Thiocapsa roseopersicina-ban

Opponensi vélemény. címmel benyújtott akadémiai doktori értekezéséről

A nitrogén körforgalma. A környezetvédelem alapjai május 3.

Az anafázis promoting complex (APC/C) katalitikus modulja Drosophila melanogasterben. Nagy Olga

Egy 10,3 kb méretű, lineáris, a mitokondriumban lokalizált DNS-plazmidot izoláltunk a

A szamóca érése során izolált Spiral és Spermidin-szintáz gén jellemzése. Kiss Erzsébet Kovács László

Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen

Összefoglalók Kémia BSc 2012/2013 I. félév

Receptorok és szignalizációs mechanizmusok

12/4/2014. Genetika 7-8 ea. DNS szerkezete, replikáció és a rekombináció Hershey & Chase 1953!!!

Ph.D. értekezés tézisei. Bioinformatikai analízis és digitális jelfeldolgozás. génexpressziós adatokon

Human genome project

NÖVÉNYGENETIKA. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

PÉCSI TUDOMÁNYEGYETEM. A kapszuláris poliszacharid bioszintézis és a 16-3 bakteriofág receptor Sinorhizobium meliloti 41 baktériumban

Zárójelentés. A pillangós modellnövény Medicago trunculata nitrogénkötő és mikorrhiza szimbiózisának vizsgálata

Búza tartalékfehérjék mozgásának követése a transzgénikus rizs endospermium sejtjeiben

A HupSL és Hox1 NiFe hidrogenáz enzimek összehangolt szabályozásának vizsgálata Thiocapsa roseopersicina baktériumban. Ph.D.

(1) A T sejtek aktiválása (2) Az ön reaktív T sejtek toleranciája. α lánc. β lánc. V α. V β. C β. C α.

Egy Polycomb Response Element (PRE) in situ vizsgálata Drosophila melanogaster-ben génkonverzió segítségével. Kozma Gabriella

A Drosophila melanogaster poszt-meiotikus spermatogenezisében szerepet játszó gének vizsgálata. Ph.D. értekezés tézisei.

Fehérje interakciók az ecetmuslica telomerének retrotranszpozonjain. Takács Sándor

A Drosophila telomer védelmét szolgáló fehérjék fajképzésben betöltött lehetséges szerepének vizsgálata

A preventív vakcináció lényege :

A légzési lánc és az oxidatív foszforiláció

RNS-ek. 1. Az ősi RNS Világ: - az élet hajnalán. 2. Egy már ismert RNS Világ: - a fehérjeszintézis ben résztvevő RNS-ek

Transzláció. Szintetikus folyamatok Energiájának 90%-a

A mutáns fenotípushoz szorosan kapcsolt markerek (1N1R és U212D) segítségével BAC (Bacterial Artifical Chromosome) klónokat azonosítottunk egy másik

Fiatal kutatói beszámoló

NÖVÉNYÉLETTAN. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

Algaközösségek ökológiai, morfológiai és genetikai diverzitásának összehasonlítása szentély jellegű és emberi használatnak kitett élőhelykomplexekben

ALKÍMIA MA Az anyagról mai szemmel, a régiek megszállottságával.

Molekuláris genetikai vizsgáló. módszerek az immundefektusok. diagnosztikájában

NÖVÉNYÉLETTAN. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

MIKROSZKÓPIKUS GOMBÁK MIKOTOXIN-BONTÓ KÉPESSÉGÉNEK. Péteri Adrienn Zsanett DOKTORI ÉRTEKEZÉS TÉZISEI

3. Sejtalkotó molekulák III. Fehérjék, enzimműködés, fehérjeszintézis (transzkripció, transzláció, poszt szintetikus módosítások)

A szója oltás jelentősége és várható hozadékai. Mándi Lajosné dr

Klónozás: tökéletesen egyforma szervezetek csoportjának előállítása, vagyis több genetikailag azonos egyed létrehozása.

A T sejt receptor (TCR) heterodimer

Jól láthatóak a szója gyökérzetén fejlődő gümők

Több oxigéntartalmú funkciós csoportot tartalmazó vegyületek

A glükóz reszintézise.

Plant RBR proteins are phosphorylated in cell cycle-phase dependent manner and the B

Genetikai panel kialakítása a hazai tejhasznú szarvasmarha állományok hasznos élettartamának növelésére

RÉSZLETES SZAKMAI BESZÁMOLÓ

Az ADA2b adaptor fehérjéket tartalmazó hiszton acetiltranszferáz komplexek szerepének vizsgálata Drosophila melanogaster-ben

Különböző Capsicum annuum var. grossum paprikafajták endofita baktériumainak izolálása, jellemzése és molekuláris biológiai vizsgálata

DOKTORI ÉRTEKEZÉS TÉZISEI AZ OPPORTUNISTA HUMÁNPATOGÉN CANDIDA PARAPSILOSIS PATOMECHANIZMUSÁNAK MOLEKULÁRIS SZABÁLYOZOTTSÁGA TÓTH RENÁTA TÉMAVEZETŐ:

BIOLÓGIA ALAPJAI. Anyagcsere folyamatok 2. (Felépítő folyamatok)

TEMATIKA Biokémia és molekuláris biológia IB kurzus (bb5t1301)

A bioenergetika a biokémiai folyamatok során lezajló energiaváltozásokkal foglalkozik.

A határsejtvándorlás szabályozásában résztvevœ gének azonosítása és jellemzése ecetmuslicában

AZ IS30 BAKTERIÁLIS INSZERCIÓS ELEM CÉLSZEKVENCIA VÁLASZTÁSÁNAK MOLEKULÁRIS TÉNYEZŐI DOKTORI ÉRTEKEZÉS TÉZISEI SZABÓ MÓNIKA

A Huntington kór patogenezisének vizsgálata Drosophila modell felhasználásával

Génexpresszió prokariótákban 1

Genetika 3 ea. Bevezetés

Radonkoncentráció dinamikájának és forrásainak vizsgálata a Pál-völgyibarlangban

Evolúcióelmélet és az evolúció mechanizmusai

A C1 orf 124/Spartan szerepe a DNS-hiba tolerancia útvonalban

GALAKTURONSAV SZEPARÁCIÓJA ELEKTRODIALÍZISSEL

A szimbiotikus gümő inváziójában szerepet játszó bakteriális gének

Bevezetés a bioinformatikába. Harangi János DE, TEK, TTK Biokémiai Tanszék

NÖVÉNYGENETIKA. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

A MITOKONDRIÁLIS CITOKRÓM C POSZTTRANSZLÁCIÓS ÉRÉSE. Doktori (Ph.D.) értekezés tézisei. Tenger Katalin

Kőolaj- és élelmiszeripari hulladékok biodegradációja

Többgénes jellegek. 1. Klasszikus (poligénes) mennyiségi jellegek. 2.Szinte minden jelleg több gén irányítása alatt áll

AZ ELÉRT EREDMÉNYEK Új mutáns allélek ismert óragénekben

Zárójelentés. Gabonafélék stresszadaptációját befolyásoló jelátviteli folyamatok tanulmányozása. (K75584 sz. OTKA pályázat)

Kromoszómák, Gének centromer

BIOLÓGIA HÁZIVERSENY 1. FORDULÓ BIOKÉMIA, GENETIKA BIOKÉMIA, GENETIKA

Bioinformatika és genomanalízis az orvostudományban. Biológiai adatbázisok. Cserző Miklós 2018

BIOKÉMIA. levelezõ MSc számára A TANTÁRGY KÖVETELMÉNYRENDSZERE

Natív antigének felismerése. B sejt receptorok, immunglobulinok

Genetikai kölcsönhatások rendszerbiológiája

OTKA ZÁRÓJELENTÉS. A p53 géncsalád tagjai daganat szupresszióban betöltött, transzkripcionális és keresztregulációs

DNS replikáció. DNS RNS Polipeptid Amino terminus. Karboxi terminus. Templát szál

Átírás:

Ph.D. értekezés tézisei A c-típusú citokrómok biogenezisében résztvevő fehérjék szerepe és génjeik szabályozása Sinorhizobium meliloti-ban Készítette: Cinege Gyöngyi Témavezető: Dr. Dusha Ilona MTA Szegedi Biológiai Központ Genetikai Intézet Szegedi Tudományegyetem 2004

Bevezetés A Sinorhizobium meliloti talajbaktériumok a lucernával szimbiótikus kölcsönhatást alakítanak ki, melynek során a lucerna gyökerein létrejött gümőkben a bakteroidok a légköri nitrogént ammóniává redukálják. A nitrogénkötéshez szükséges nagymennyiségű energiát egy szimbiózis-specifikus légzési elektrontranszport lánc biztosítja, melynek nagy oxigén-affinitású terminális oxidáza c-típusú citokrómokat tartalmaz. A c-típusú citokrómok minden élő szervezetben fontos szerepet töltenek be. Legjelentősebb funkciójuk mindenütt a légzési elektrontranszport folyamatokban van. S. meliloti baktériumokkal végzett kísérletek kimutatták, hogy a c-típusú citokrómok biogenezisében hibás mutánsok nem képesek a légköri nitrogén megkötésére. A c-típusú citokrómok két alegységből állnak: a hem prosztetikus csoportból és a citokróm apoproteinből. E két alegység kovalensen kapcsolódik egymáshoz. A kovalens összekapcsolást a citokróm c hem liáz komplex (CCHL) alegységei, a CycH, CycJ, CycK és CycL fehérjék végzik a membrán periplazmatikus oldalán. A CycH fehérje funkciója az, hogy a citokróm biogenezis során az apoproteint megfelelő konformációban tartsa, a CycJ, CycK és CycL fehérjék pedig a 2

hem csoportot továbbítják a periplazmában, és hozzájárulnak a hemnek az apoproteinre való kapcsolásához. A Cyc fehérjék funkciója azonban még nem teljesen ismert. Jelenleg számos laboratóriumban, különböző baktérium fajokon végeznek kutatásokat azért, hogy a Cyc fehérjék pontos szerepe ismertté váljon. Célkitűzések Munkánk célja az volt, hogy a S. meliloti nitrogénkötő baktériumban a Cyc fehérjéknek a c-típusú citokrómok biogenezisében betöltött funkcióját megismerjük a szimbiózisra jellemző mikroaerob körülmények között. Megvizsgáltuk továbbá a Cyc fehérjéket kódoló operon transzkripciós szabályozásának változását az oxigénszint csökkenésének hatására. A következő kérdésekre kerestünk választ: 1. Milyen hatással van a Cyc fehérjék hiánya a hem bioszintézisre? 2. Mi a magyarázata a két cych mutáns törzsben (AT342 és PP2982) található Tn5 inszerció különböző hatásának? 3

3. Mekkora az a minimális N-terminális CycH fehérje szakasz, mely biztosítja az alacsony protoporfirin IX (PPIX) szint megőrzését? 4. Milyen funkciókat lát el a CycH fehérje C-terminális periplazmatikus szakasza a c-típusú citokrómok biogenezisében? 5. Mivel egyes c-típusú citokrómok csupán szimbiótikus körülmények között szintetizálódnak, vizsgáltuk, hogy megnövekszik-e a cychjkl operon kifejeződése mikroaerob körülmények között? 6. Melyek azok a fehérjék, amelyek szerepet játszanak a cychjkl operon mikroaerob indukciójában? Alkalmazott módszerek # Molekuláris biológiai módszerek: DNS, RNS és fehérje izolálás, elektroforézis, Southern-analízis, Northern-analízis, polimeráz láncreakció, klónozás, szekvencia analízis, homológ rekombináció. # Mikrobiológiai módszerek: konjugáció, transzformáció, fág transzdukció. 4

# Biokémiai módszerek: β-galaktozidáz aktívitás meghatározás, c- típusú citokrómok kimutatása, protoporfirin IX kimutatása, respirációs nitrát reduktáz aktivitás kimutatása. # Medicago sativa növények laboratoriumi körülmények közti termesztése, baktériumokkal való inokulálása. Eredmények és következtetések A cychjkl génekben mutációt hordozó S. meliloti baktériumokkal végzett kísérleteink során kiderült, hogy a Cyc fehérjék hiánya nemcsak nitrogénkötésben (Fix - ) és nitrát redukcióban (Rnr - ) hibás fenotípust okoz, hanem a hem bioszintézis utolsó lépéseit is befolyásolja. A cyc mutánsokban (a PP2982 cych mutáns törzs kivételével) a vad típushoz képest felhalmozódott a hem közvetlen prekurzora, a PPIX. Ennek oka valószínűleg az, hogy a Cyc fehérjék hiányában nem alakulhat ki a hem és az apoprotein közti kovalens kötés. Komplementációs kísérletek segítségével megállapítottuk, hogy a munkánk során vizsgált két cych mutánsban az eltérő PPIX fenotípus nem magyarázható a transzpozon beépülésének esetleges poláris hatásával. A különbséget a két mutánsban az idézte elő, hogy bennük a CycH fehérjének különböző hosszúságú szakaszai 5

szintetizálódtak, amely a PP2982 törzsben elegendő volt az alacsony PPIX szint megőrzéséhez. Megállapítottuk, hogy az aktív peptid az N-terminális 96 aminósavból áll, és magában foglalja a CycH fehérje első transzmembrán doménjét a citoplazmatikus hurokkal. Eredményeinket irodalmi adatokkal összevetve az N- terminális 96 aminósavból álló CycH fehérje szakasznak három lehetséges szerepét feltételeztük. Egyrészt e fehérje szakasz a CycJ, CycK és CycL fehérjékkel együtt elegendő lehet instabil c- típusú citokrómok biogeneziséhez, így a PPIX felhasználódáshoz. Egy másik lehetséges funkció a hem csoport periplazmába történő transzportja. Amennyiben a hem szállítás zavartalan, nem halmozódik fel a PPIX. A harmadik feltételezett funkció szerint a CycH fehérjének ez a szakasza kölcsönhatásba léphet a PPIX-ből hemet szintetizáló ferrokelatáz enzimmel, és elősegítheti annak működését. A CycH fehérje C-terminális periplazmatikus szakaszát vizsgálva három tetratrikopeptid (TPR) domént azonosítottunk. A TPR domének funkciója irodalmi adatok alapján ismert, fehérjefehérje interakciókban játszanak szerepet. Kísérleteink során olyan konstrukciókat készítettünk, melyekből egyenként eltávolítottuk a cych gén TPR doméneket kódoló szakaszait. Ezekkel 6

komplementációs kísérleteket végeztünk és kimutattuk, hogy a TPR domének nélkülözhetetlenek a CycH fehérje funkciójának a betöltéséhez. Hiányukban sem a Fix +, sem a Rnr + fenotípus nem állítható helyre. Azt feltételezzük, hogy a CycH fehérje esetében a TPR domének a fehérjének az apoproteinnel és/vagy a citokróm c hem liáz komplex többi egységével való kapcsolatát biztosítják. További munkánk során abból indultunk ki, hogy a szimbiózis-specifikus légzési elektrontranszport lánc nagy oxigénaffinitású terminális oxidázát kódoló fixnoqp operon mikroaerob körülmények között fejeződik ki. A keletkezett termékek között a FixO és FixP fehérje c-típusú citokróm apoprotein. Megvizsgáltuk, hogy a cychjkl operon transzkripciója is oxigén kontrol alatt áll-e. Megállapítottuk, hogy mikroaerob környezetben a cychjkl operon kifejeződése megnövekedett, tehát feltételezhetően szimbiótikus körülmények között a Cyc fehérjék nagyobb mennyiségben képződnek. A továbbiakban megvizsgáltuk, hogy a S. meliloti-ban ismert, oxigénszintet érzékelő és e jelet továbbító fehérjéknek van-e szerepe a cyc operon mikroaerob indukciójában. Eredményeink alapján kizártuk a FixL, FixJ valamint FixK fehérjék szerepét e folyamatban. Harmadik jelöltünk az ActS/R kétkomponensű 7

jelátvivő rendszer volt. Eredményeink szerint az ActR fehérje mikroaerob környezetben és intenzív nitrogénkötés folyamata alatt szerepet játszik a cyc operon kifejeződésének indukciójában. 8

Közlemények jegyzéke A dolgozat készítéséhez felhasznált tudományos publikáció Cinege G, Kereszt A, Kertész S, Balogh G, Dusha I (2004) The roles of different regions of the CycH protein in c-type cytochrome biogenesis in Sinorhizobium meliloti. Mol Genet Genomics 271:171-179 A dolgozat készítésekor nem használt tudományos publikáció Oláh B, Kiss E, Györgypál Z, Borzi J, Cinege G, Csanádi G, Batut J, Kondorosi A, Dusha I (2001) Mutation in the ntrr gene, a member of the vap gene family increases the symbiotic efficiency of Sinorhizobium meliloti. Mol Plant-Microbe Interact 15:922-931 Társszerzői lemondó nyilatkozat Alulírott nyilatkozom, hogy a Jelölt téziseit ismerem, a tézisekben foglalt tudományos eredményeket tudományos fokozat megszerzéséhez nem használtam fel, s tudomásul veszem, hogy azokat ilyen célból a jövőben sem használhatom fel. Szeged, 2004. április 10 Dr. Dusha Ilona.. 9

Egyéb közlemények Poszterek 1. Bodogai M, Cinege G, Dusha I (2003) The regulatory cascade of nif-fix genes is under the control of ntrr in Sinorhizobium meliloti. V. Magyar Genetikai Kongresszus, Siófok. 2. Cinege G, Kereszt A, Balogh G, Dusha I (2002) Regulation of cychjkl operon and its role in c-type cytochrome biogenesis. 5 th European Nitrogen Fixation Conference, Norwich, United Kingdom. 3. Cinege G, Kereszt A, Balogh G, Dusha I (2002) Egy citokróm c hem liáz doménjeinek szerepe a c-típusú citokrómok biogenezisében. A Magyar Biokémiai Egyesület Munkaértekezlete, Keszthely. 4. Cinege G, Kereszt A, Dusha I (1999) c-típusú citokrómok biogenezisében résztvevő gének szerepe és regulációja. A Magyar Biokémiai Egyesület Munkaértekezlete, Sopron. Előadások 1. Cinege G, Kereszt A, Balogh G, Dusha I (2003) A CycH fehérje doménjeinek szerepe a c-típusú citokrómok biogenezisében. V. Magyar Genetikai Kongresszus, Siófok. 2. Cinege G, Kereszt A, Borzi J, Balogh G, Dusha I (2002) Egy citokróm c hem liáz doménjeinek szerepe a c-típusú citokrómok biogenezisében. Straub-Napok, MTA Szegedi Biológiai Központ. 3. Cinege G, Kereszt A, Borzi J, Dusha I (2000) c-típusú citokrómok biogenezisében résztvevő gének szerepe és regulációja 10

Sinorhizobium meliloti-ban. Straub-Napok, MTA Szegedi Biológiai Központ. 4. Cinege G, Dusha I (1999) Oxygen dependent regulation of cyc genes in Sinorhizobium meliloti. Closing Simposium of the International Training Course organised by the UNESCO, ICRO and the Biological Research Center of the Hungarian Academy of Sciences, Szeged. 11