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2008-01-03Dissertation DOI: 10.18452/15692
Photochemie und Signaltransduktion von Blaulichtrezeptorproteinen aus photosynthetisierenden Mikroorganismen
dc.contributor.authorMathes, Tilo
dc.date.accessioned2017-06-18T08:27:59Z
dc.date.available2017-06-18T08:27:59Z
dc.date.created2008-01-31
dc.date.issued2008-01-03
dc.identifier.urihttp://edoc.hu-berlin.de/18452/16344
dc.description.abstractDie lichtaktivierte Kinase Phototropin aus Chlamydomonas reinhardtii, die photoaktivierte Adenylatcyclase (PAC) aus Euglena gracilis und das BLUF-Protein Slr1694 aus Synechocystis sp. PCC 6803 wurden in Hinblick auf die molekularen Details der primären photochemischen Prozesse sowie der Signalweiterleitung untersucht. Phototropin wurde mit Hilfe von Arginin aus Escherichia coli in Milligramm Mengen isoliert. Ohne Arginin wurde E. coli cAMP Rezeptorprotein assoziiert aufgefunden, welches eine hohe Homologie zu einer cAMP aktivierten Kinase aus C. reinhardtii besitzt. Volllängen Phototropin bildet wie einzelne LOV-Domänenkonstrukte ohne Kinasedomäne den Flavin-Triplettzustand und das kovalente Cysteinyl-Addukt. Der Zerfall des Signalzustandes ist in Anwesenheit von ATP beschleunigt und deutet auf Photorezeptor-Kinase Interaktion hin. Strukturelle Änderungen in der Kinasedomäne wurden durch FTIR-Differenzspektroskopie gezeigt. Über ELDOR-Spektroskopie wurde der Abstand der Photorezeptordomänen auf etwa 25 Angstrom bestimmt. Mutationen in Slr1694 an S28, N31 und W91 zeigten keine konservierten Einfluss auf die Dynamik des Signalzustands. Die Entfernung der Seitenkette von S28 führte zu einer 15 nm Rotverschiebung des Absorptionsspektrums aufgrund veränderter Wasserstoffbrückenkoordination des Kofaktors. Die Einführung von positiv geladenen Seitenketten an Stelle von N31 erhöhte die Kofaktorbindung von phosphorylierten Flavinen. Künstliche Kofaktoren wie Roseoflavin konnten in Slr1694 durch Koexpression eines prokaryotischen Flavintransporters erreicht werden. Die Rolle von M152 in PAC für die Signalweiterleitung wurde anhand der lichtaktivierten cAMP Synthese-Aktivität gezeigt. Durch ultraschnelle IR-Spektroskopie wurde die Beteiligung der Seitenketten von Y8 sowie Q50 bestätigt und eine genauere Beschreibung der Wasserstoffbrücken im langlebigen Signalzustand ermöglicht.ger
dc.description.abstractThe light activated kinase Phototropin from Chlamydomonas reinhardtii, the photoactivated adenylylcyclase (PAC) from Euglena gracilis and the BLUF protein Slr1694 from Synechocystis sp. PCC 6803 were investigated concerning the molecular details of the primary photochemistry as well as signal transduction. Phototropin was isolated from Escherichia coli in mg amounts after solubilization with arginine. Without arginine E. coli cAMP receptor protein, which shows high homology to a cAMP activated kinase from C. reinhardtii, was copurified. Full length Phototropin shows similar photochemistry to LOV-domain containing proteins without the kinase including triplet and covalent cysteinyl adduct formation. Signaling state decay is accelerated in the presence of ATP and suggests photoreceptor-kinase interaction. FTIR spectroscopy showed light induced structural changes in the kinase domain. The distance of the photoreceptor domains of 25 Angstrom was determined by ELDOR spectroscopy. Mutation of the side chains of S28, N31 and W91 in Slr1694 showed no conserved influence on the dynamic of the signaling state. Removal of the hydroxyl group of S28 lead to a 15 nm red shift of the absorption spectrum as a result of altered hydrogen bond coordination of the cofactor. Introduction of positively charged side chains at the position of N31 strengthened the binding of phosphorylated flavins. An artificial flavin like roseoflavin was introduced in Slr1694 by coexpression of a bacterial flavin transporter. The essential role of M152 in PAC for signal transduction was shown by determination of light activated cAMP synthesis activity. Ultrafast IR spectroscopy confirmed the contribution of Y8 and Q50 in the photocycle and gave a more detailed description of the hydrogen bonding situation in the signaling state.eng
dc.language.isoger
dc.publisherHumboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I
dc.rights.urihttp://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
dc.subjectPhototropinger
dc.subjectSlr1694ger
dc.subjectPhotoactivierte Adenylatcyclaseger
dc.subjectBlaulichtrezeptorger
dc.subjectLOVger
dc.subjectBLUFger
dc.subjectFlavinger
dc.subjectTransiente Spektroskopieger
dc.subjectHeterologe Expressionger
dc.subjectChlamydomonas reinhardtiiger
dc.subjectSynechocystisger
dc.subjectEuglena gracilisger
dc.subjectPhototropineng
dc.subjectSlr1694eng
dc.subjectphotoactivated adenylyl cyclaseeng
dc.subjectblue light receptoreng
dc.subjectLOVeng
dc.subjectBLUFeng
dc.subjectFlavineng
dc.subjecttransient spectroscopyeng
dc.subjectheterologous expressioneng
dc.subjectChlamydomonas reinhardtiieng
dc.subjectSynechocystiseng
dc.subjectEuglena graciliseng
dc.subject.ddc570 Biologie
dc.titlePhotochemie und Signaltransduktion von Blaulichtrezeptorproteinen aus photosynthetisierenden Mikroorganismen
dc.typedoctoralThesis
dc.identifier.urnurn:nbn:de:kobv:11-10083918
dc.identifier.doihttp://dx.doi.org/10.18452/15692
dc.identifier.alephidHU003102971
dc.date.accepted2007-12-20
dc.contributor.refereeHegemann, Peter
dc.contributor.refereeWilde, Annegret
dc.contributor.refereeBittl, Robert
dc.subject.dnb32 Biologie
dc.subject.rvkWD 2800
dc.subject.rvkWN 3150
local.edoc.type-nameDissertation
local.edoc.institutionMathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I

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