Humboldt-Universität zu Berlin

Zusammenfassung der Diplomarbeit

Die Genomsequenz des CyanobakteriumsMicrocystis aeruginosa vom Stamm PCC 7806 sagt die Existenz zweier Gene voraus, die für Proteine kodieren, welche in hohem Maße ähnlich zu zwei Schlüsselkomponenten des eukaryotischen Aktincytoskeletts sind. Eines dieser Proteine ist Aktin selbst, das zu linearen Fasern polymerisiert und damit den Hauptbestandteil der so genannten Mikrofilamente bildet. Das Aktincytoskelett ist ein essentieller Bestandteil aller bekannten eukaryotischen Zellen, Aktin ist eines der evolutionär höchstkonservierten Proteine überhaupt. Die aktinähnliche Sequenz ausMicrocystis aeruginosa PCC 7806 ist zu 65% identisch mit eukaryotischem Aktin und liegt neben dem bekannten bakteriellen Aktinhomologen MreB vor. Das zweite der angesprochenen Gene verschlüsselt Profilin, ein Aktinbindeprotein, das bisher nicht in Prokaryoten gefunden wurde. In Eukaryoten wirkt Profilin als Mittlermolekül, welches externe und interne Stimuli verarbeitet und an das Mikrofilamentsystem des Cytoskeletts weiterleitet. Gängige molekularbiologische Methoden wurden im Verlauf dieser Arbeit eingesetzt, um die Sequenz und exakte Lokalisation beider Gene in dem genomischen Kontext zu bestätigen, in dem sie von den Daten des Genomprojekts beschrieben werden. Sowohl „Northern blot“ Analysen als auch biochemische Methoden zeigen, dass die Expression beider Gene stattfindet. Ein spezifisch gegen eukaryotisches Aktin gerichteter Antikörper war in der Lage, „eukaryotisches“ Aktin in Proteinextrakten vonMicrocystis aeruginosa PCC 7806 zu erkennen und zu binden. Darüber hinaus wird mit dieser Arbeit gezeigt, dass beide „eukaryotische“ Sequenzen sowohl in anderen Laborstämmen als auch in Freilandproben vonMicrocystis aeruginosa nicht vorkommen. Mithilfe von Immunfluoreszenzmikroskopie wurde die subzelluläre Lokalisation von „eukaryotischem“ Aktin in Regionen der Zellhüllein situ dargestellt. Eine mögliche zellstützende Funktion dieses Proteins wird hier unter Berücksichtigung des gleichzeitigen Vorliegens des aktinähnlichen MreBs diskutiert. Umfangreiche phylogenetische Analysen mit Sequenzen einer Vielzahl pro- und eukaryotischer Taxa wurden unter Einbeziehung der „eukaryotischen“ Sequenzen ausMicrocystis aeruginosa PCC 7806 durchgeführt. Resultierende Stammbäume offenbaren eine kurze evolutionäre Distanz zu echten eukaryotischen Sequenzen. Die im Verlauf dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse deuten darauf hin, dass sowohl „eukaryotisches“ Aktin als auch Profilin durch einen horizontalen Gentransfer von einem Eukaryoten in dieMicrocystis aeruginosa Linie eingebracht wurde.

Lebenslauf