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Titelaufnahme

Titel
CuA Cu [tief] A and cytochrome cM c [tief] M from the cyanobacterium Nostoc PCC 7120 / eingereicht von Chantal Lucini
VerfasserLucini, Chantal
Betreuer / BetreuerinObinger, Christian
Erschienen2008
Umfang123 Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Univ. für Bodenkultur, Dipl.-Arb., 2008
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
SpracheEnglisch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (DE)Cyanobakterien, Nostoc, Cytochrom c Oxidase, Cytochrom cM, CuA, Photosynthese, Atmungskette
Schlagwörter (EN)Cyanobacteria, Nostoc, cytochrome c oxidase, cytochrome cM, CuA, photosynthesis, respiratory chain
Schlagwörter (GND)Nostoc / Atmung / Cytochromoxidase / Kupfer / Rekombinantes Protein / Escherichia coli
URNurn:nbn:at:at-ubbw:1-1688 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
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CuA Cu [tief] A and cytochrome cM c [tief] M from the cyanobacterium Nostoc PCC 7120 [1.53 mb]
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Cyanobakterien waren die ersten oxygenen phototrophen Organismen dieser Erde. Durch Konversion hat sich später aus dem photosynthetischen Elektronentransport eine Atmungskette entwickelt, sodass Cyanobakterien innerhalb einer (prokaryotischen) Zelle sowohl Atmung als auch Photosynthese betreiben können. Während die molekularen Mechanismen der Photosynthese bereits gut erforscht sind, ist über den respiratorischen Elektronentransport in Cyanobakterien noch wenig bekannt. Nostoc sp. PCC 7120 ist ein filamentöses Cyanobakterium das Stickstoff in differenzierten Zellen, sog. Heterocysten, fixiert. Heterocysten und vegetative Zellen exprimieren zwei verschiedene Cytochrom c Oxidasen, das terminale Schlüsselenzym der Atmung. In vegetativen Zellen wird das Produkt des coxBACI Gen exprimiert, in Heterocysten findet man hingegen das Produkt des coxBACII Gen. Cytochrom cM ist ein Protein, das nur in Stresssituationen exprimiert wird und vielleicht als zusätzlicher Elektronendonor der Cytochrom c Oxidase dient. In dieser Arbeit wurden eine verkürzte Form der Untereinheit II der cox2, SUIIc3 cox2 und das Cytochrom cM in E. coli rekombinant exprimiert und durch Chromatographie gereinigt. Rekombinantes SUIIc3 hat kein Kupfer in seinem aktiven Zentrum und muss rekonstituiert werden. Die Rekonstituierung durch Dialyse mit Harnstoff war erfolgreich, aber die Effizienz des Kupfereinbaus noch zu gering. Durch Expression des Proteins als Inclusion Bodies und Rekonstituierung mit Dialyse wurden höhere Mengen an reinem, funktionellem Holoprotein produziert. Mit Hilfe von Chaperonen konnte intaktes Cytochrom cM rekombinant exprimiert und nach einer dreistufigen Chromatographie rein dargestellt werden. Allerdings war das Protein instabil und die Menge zu gering.

Zusammenfassung (Englisch)

Cyanobacteria were the first oxygenic phototrophic organisms on earth. Gradual modification of the preexisting photosynthetic apparatus could have changed a photosynthetic into a respiratory electron transport chain. Today cyanobacteria are the only organisms capable of both photosynthesis and respiration within a single prokaryotic cell. In addition many species have the capacity to fix nitrogen. In contrast to photosynthesis, the molecular details of cyanobacterial respiration are unknown. Nostoc sp. PCC 7120 is a filamentous cyanobacterium which can fix nitrogen in terminally differentiated cells called heterocysts. Heterocysts and vegetative cells express two different cytochrome c oxidases, the key enzyme of respiration. In vegetative cells the product of the coxBACI (cox1) gene is found, whereas heterocysts express coxBACII (cox2). Another protein, cytochrome cM is expressed only under stress conditions and may function as an additional soluble electron donor of cytochrome c oxidase. In order to understand more about cyanobacterial respiration under stress conditions, a truncated form of subunit II of cox2, SUIIc3 cox2 (i.e. the electron donor binding and electron entry site) and cytochrome cM were recombinantly expressed in E. coli and purified with chromatography. Recombinant SUIIc3 cox2 lacks copper in its active site and had to be reconstituted. Reconstitution by dialysis with urea was successful but the efficiency of copper incorporation was not satisfying. Expression of the protein as inclusion bodies and reconstitution by dialysis led to higher amount of pure, functional holoprotein, but still not enough to perform comprehensive kinetic measurements. Cytochrome cM has been expressed successfully in the presence of several chaperones and purified by a three-step chromatographic purification. However, the small protein was relatively unstable and the yield was too small for kinetic studies.