Universität zu Köln

Trötschel, Christian (2005). Methioninaufnahme und -export in Corynebacterium glutamicum. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

Methioninaufnahme und -export in Corynebacterium glutamicum. Die Untersuchung der Methioninaufnahme in C. glutamicum führte zur Charakterisierung von zwei Aufnahmesystemen. Bei dem ersten Transporter handelt es sich um ein hoch-affines System mit einem Km von ca. 0,1 µM und einer Vmax von ca. 0,7 nmol/min (mg TG). Datenbank-Analysen mit dem E. coli Methioninaufnahmesystem MetD als Vorlage führten zur Identifizierung der Gene metI, metN und metQ in C. glutamicum. Die Expression dieses Genclusters, das einen ABC-Transporter für Methionin kodiert, wird durch den Repressor McbR reguliert. Das zweite Aufnahmesystem ist mittel-affin mit einem Km von ca. 88 µM und einer Vmax von ca. 1,65 nmol/min (mg TG). Dieser Methioninimporter, der analog zu E. coli MetP genannt wurde, konnte im metNI-Deletionsstamm charakterisiert werden. Da die Methioninaufnahme über MetP Na+-abhängig ist, handelt es sich um einen sekundären Transporter, der sowohl durch Alanin, Leucin, Isoleucin, Valin als auch Cystein im Überschuss gehemmt wird. Das metP-Gen gehört nicht zum McbR-Regulon. Um den Methioninexport in C. glutamicum zu charakterisieren, wurde ein Beladungssystem mit L-Methionin-haltigen Dipeptiden etabliert. Dabei wurde das Dipeptid von der Zelle aufgenommen und im Cytoplasma hydrolysiert, was zu einem sehr starken Anstieg der internen Methioninkonzentration führte. Anschließend nahm die zellinterne Methioninkonzentration wieder ab. Es wurde gezeigt, dass BrnFE das Haupt-Exportsystem für Methionin ist, wobei die Expression von brnFE von der zellinternen Methioninkonzentration abhängt. Da im brnE-Deletionsstamm noch Methioninexport zu sehen war, wurde ein weiterer Exporter angenommen. Cgl0944, das durch DEUTENBERG (2003) bei einer Genexpressionsanalyse identifiziert wurde, konnte als Methioninexporter ausgeschlossen werden. Eigene Analysen zeigten, dass der zweite Exporter nicht sekundär aktiv ist und seine Aktivität durch die externe Osmolalität beeinflusst wird. Das entsprechende Gen ist zudem nicht expressionsreguliert. Im Rahmen dieser Arbeit konnte außerdem das Vorhandensein von extrazellulären, Membran- oder Zellwand-gebundenen Hydrolasen nachgewiesen werden, die Dipeptide spalten.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated title:	Title Language Methionine uptake and excretion in Corynebacterium glutamicum English
Translated abstract:	Abstract Language Methionine uptake and excretion in Corynebacterium glutamicum. The characterization of methionine uptake in C. glutamicum revealed two uptake systems. The first system is a high-affinity transporter with a Km of ~ 0.1 µM and a Vmax of ~ 0.7 nmol/min (mg dw). Data base searches with the E. coli methionine uptake system MetD as query resulted in the identification of the genes metI, metN and metQ in C. glutamicum. The expression of this gene cluster encoding an ABC transporter is regulated by the repressor McbR. The second uptake system is a medium-affinity transporter with a Km of ~ 88 µM and a Vmax of ~ 1.65 nmol/min (mg dw). This transport system, named MetP according to its E. coli counterpart was characterized in detail in the metNI deletion strain. Because of its sodium dependency MetP is a secondary active transporter, which is inhibited by the addition of alanine, valine, isoleucine, leucine and cystein. Furthermore, metP does not belong to the McbR regulon. To characterize methionine export, an L-methionine containing dipeptide loading system was established. The dipeptide is taken up by the cell and hydrolyzed in the cytoplasm, resulting in a strong increase of the internal methionine concentration. Afterwards the internal concentration decreased. It was shown that BrnFE is the main export system for methionine, whereas the expression of brnFE depends on the cytoplasmic methionine concentration. Since there was methionine export detectable in the brnE deletion strain, a further export system was expected. Cgl0944, identified by DEUTENBERG (2003) in a gene expression analysis, could be excluded as a methionine export system. Investigations presented in this work indicate, that the further export system is not of secondary type and its activity is influenced by the external osmolality. Its corresponding gene is not regulated on the level of gene expression. Furthermore, in this work the existence of extracellular membrane-bound or cell surface-attached hydrolases that cleave dipeptides, was proven. English
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Trötschel, Christian c.troetschel@uni-koeln.de UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-15297
Date:	2005
Language:	German
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Department of Chemistry > Institute of Biochemistry
Subjects:	Life sciences
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language Corynebacterium , Methionin , Transport German Corynebacterium , methionine , transport English
Date of oral exam:	4 July 2005
Referee:	Name Academic Title Krämer, Reinhard Prof. Dr.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/1529