Universität zu Köln

Wirth, Daniel (2009). Biochemie und Molekularbiologie von hydroxyprolinreichen Glykoproteinen aus Chlamydomonas. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

Die äußere Zellwand der einzelligen Grünalge Chlamydomonas reinhardtii besteht im Gegensatz zu den Zellwänden von Landpflanzen ausschließlich aus Proteinen. Diese gehören der Familie der hydroxyprolinreichen Glykoproteine (HRGPs) an und besitzen hochrepetitive Aminosäuremotive, deren Hydroxyprolinreste O-glykosidisch gebundene Zuckerseitenketten tragen und die in Form einer PolyProlinII-Helix vorliegen. Eine weitere herausragende Eigenschaft dieser HRGPs ist es, dass sie in vivo wie auch in vitro ein hohes Maß an Selbstorganisation zeigen (self assembly). In dieser Arbeit wurden vergleichende biochemische und molekurbiologische Untersuchungen an den Zellwandproteinen aus zweier nah verwandeter Arten der Gattung Chlamydomonas, die im Laufe der Evolution vor etwa 10 Millionen Jahren divergierten, durchgeführt. Dazu wurden zunächst die HRGPs von der Zelle präpariert, angereichert und mit FPLC in Reinfraktionen getrennt. Mit diesen Proteinen wurde eine Interaktion miteinander sowie Kreuzreaktivität zwischen verschiedenen Spezies demonstriert. Dabei wurde mit nucleated assembly gezeigt, dass das Protein GP1 vermutlich über Zucker-Zucker-Wechselwirkungen an andere HRGPs der Zellwandschichten von Chlamydomonas binden kann. Die Affinität von HRGPs aus der Zellwandschicht W6 zueinander liegt mit KD-Werten von 10-7 bis 10-8 Mol in einem Bereich hochaffiner Protein-Protein-Wechselwirkungen. Dabei war es ebenfalls möglich, eine Interaktion der Proteine beider Arten miteinander nachzuweisen und zu berechnen. Auch diese Interaktionen sind als hochaffin zu bewerten. Die Sequenzierung von GP2 aus Chlamydomonas incerta in dieser Arbeit und der damit durchgeführte molekularbiologische Vergleich des Glykoproteins GP2 bei drei Arten der Volvocales zeigt eine hohe Homologie untereinander, die für bestimmte globuläre Proteinbereiche und Bereiche in Form von PolyProlinII-Helix (shafts) als sehr hoch bezeichnet werden kann. Darüber hinaus konnte in dieser Arbeit dargelegt werden, dass in den shafts ein großer Teil Nukleotide bei allen drei untersuchten Arten identisch sind oder aber synonyme Basenaustausche stattgefunden haben, die Prolin und seltener Serin konservieren und ein repetitives Aminosäuremotiv erhalten.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated title:	Title Language Biochemistry and molecular biology of hydroxyproline-rich glycoproteins from Chlamydomonas English
Translated abstract:	Abstract Language The unicellular green alga Chlamydomonas reinhardtii possesses an outer cell wall exclusively consisting of hydroxyproline-rich glycoproteins (HRGPs), similar to the extensines of land plants. HRGPs carry highly repetitive amino acid motifs which are O-glycosylated on hydroxyproline residues and form polyproline II helices. Furthermore, these proteins can self-assemble to form the outer cell wall. In this thesis biochemical and molecular examinations were carried out in order to compare cell wall proteins of two closely related species of the genus Chlamydomonas that diverged approximately 10 million years ago. In detail, HRGPs were extracted, enriched and FPLC-separated into pure fractions. Interaction and interspecific reaction of these proteins was shown. Using the technique of nucleated assembly, it was demonstrated that glycoprotein GP1 can bind to other cell wall proteins, presumably via sugar-sugar interaction. Affinity constants of cell wall layer W6 glycoprotein interaction were experimentally determined and shown to be in the range of highly affine protein-protein interactions. In addition, KD of interspecific protein-protein interactions was also shown to be in the high nanomolar range. Sequence analysis of the glycoprotein GP2 from Chlamydomonas incerta and comparison of GP2 from three species of the volvocine algae showed a high homology in both globular and proline-rich shaft regions. In regard to those shaft regions, it was revealed that the nucleotide composition of all three sequences investigated was highly identical. Furthermore, synonymous nucleotide exchanges mostly took place in order to conserve proline or, more scarcely, serine residues and the repetitive motifs. English
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Wirth, Daniel daniel.wirth@uni-koeln.de UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-28128
Date:	2009
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 Chlamydomonas, HRGP, Hydroxyprolin, Interaktion, Glykoprotein German Chlamydomonas, HRGP, hydroxyproline, interaction, glycoprotein English
Date of oral exam:	25 May 2009
Referee:	Name Academic Title Waffenschmidt, Sabine Prof. Dr.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/2812