Diese Arbeit beschäftigt sich mit den Mechanismen der Zellkommunikation. Als Studienobjekte dienen die Inkompatibilitätsloki des Basidiomyceten Ustilago maydis. Unter dem Einfluß des a-Lokus, der auf einem Pheromon Rezeptorsystem beruht, geht der Pilz, sofern genetisch kompatible Sporidien aufeinandertreffen, aus einer nicht pathogenen, hefeartig wachsenden Form in einen filamentös wachsenden, pathogenen Zustand über. Bei den Untersuchungen der beiden a-Pheromone konnten detaillierte Erkenntnisse über praktisch alle Aspekte der Pheromon Rezeptor Interaktion und besonders über die Unterscheidung der beiden Pheromone durch die Rezeptoren gewonnen werden. In beiden Fällen werden die Pheromone im Zuge der Rezeptoranbindung durch einen induced fit - Mechanismus in eine definierte Struktur mit cis-Peptidbindung und beta II turn gefaltet. Die Tyrosin-Seitenketten werden so in die zur Rezeptoraktivierung nötige Stellung gebracht. Alle an diesem Vorgang beteiligten Aminosäuren konnten identifiziert und in ihrer Funktion charakterisiert werden. Beim Übergang zum filamentösen Wachstum ist die Interaktion des Pheromons mit dem Rezeptor jedoch nur der erste Schritt einer ganzen Signaltransduktionskaskade, an deren Ende regulatorische Proteine stehen. Diese Proteine des b-Lokus, die ebenfalls nur bei genetisch unterschiedlicher Herkunft funktionsfähige Heterokomplexe bilden, wurden ebenfalls im Rahmen dieser Arbeit kloniert, exprimiert und gereinigt. Dabei konnte durch Kombination von organischer Synthesechemie und molekularbiologischen Methoden neben einer Vielzahl von Detailinformationen über diese Tetrameren vom Typ (bE)2/(bW)2 auch ein Modell zur Protein Detergentien Interaktion beim detergent mediated refolding entwickelt werden.
Übersetzte Kurzfassung:
This thesis deals with the mechanisms of cellular communication. The objects of research are the incompatibility loci of the basidiomycete Ustilago maydis. Under the influence of the a-locus based on a pheromone receptor system, the fungus transforms from a non-pathogenic, yeast-like form to the filamentous and pathogenic phenotype, provided that genetically compatible sporidiae contact. Studies on the two a-pheromones led to detailed insights of practically all aspects of the interaction between pheromone and receptor, in particular the distinction of the two pheromones by the receptors. During the process of receptor binding, in both cases, the pheromones are folded via an induced fit mechanism into a defined structure consisting of a cis peptide bond and a beta II turn. This orientates the tyrosine side chains in the proper position for receptor activation. All amino acids involved in this process were identified and their functions characterized. During the transition to the filamentous state, the pheromone receptor interaction is only the first step of a whole signal transduction cascade, finally involving regulatory proteins. These proteins of the b-locus, which only form active heterocomplexes if originating from genetically different strains, were cloned, expressed and purified in the scope of this work. Here the combination of methods of organic synthesis and molecularbiological means revealed a great wealth of detailed information about the tetramers of type (bE)2/(bW)2, and also facilitated the development of a model describing the protein detergent interaction in the course of detergent mediated refolding.
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