Details

Autor(en) / Beteiligte

• Stoltze, Julia

Titel

Investigation of Gravitaxis-Dependent Proteins in Euglena Gracilis, Particularly a Certain Proteinkinase A

Ort / Verlag

ProQuest Dissertations & Theses

Erscheinungsjahr

2019

Quelle

ProQuest Dissertations & Theses A&I

Beschreibungen/Notizen

• Euglena gracilis ist ein einzelliger Süßwasserflagellat und bewegt sich vorwiegend negativ gravitaktisch (Aufwärtsbewegung der Zelle entgegen dem Schwerkraftvektor), um eine optimale Position in der Wassersäule für die Photosynthese, das Wachstum und die Reproduktion zu erreichen. Der vermutliche Signalweg für die Gravitaxis in Euglena gracilisbeginnt, indem Kraft auf die untere Membran wirkt, weil die Zellen eine horizontale Schwimmbewegung durchführen. Dadurch kommt es zur Öffnung von mechano-sensitiven Kanälen und einem Ionenstrom, was wiederum eine Veränderung des Membranpotentials bewirkt. Anschließend wird Calmodulin 2 durch Calcium stimuliert, welches wiederum vermutlich eine Adenylatzyklase aktiviert, die cAMP aus ATP synthetisiert. Danach wird die Proteinkinase A durch dieses cAMP stimuliert und phosphoryliert weitere Proteine, die am Geißelschlag beteiligt sind. Aus diesem Grund wurde die Proteinkinase A im Zusammenhang mit Veränderungen der Schwerkraft untersucht. Zusätzlich erfolgten erstmalige Proteomanalysen von Euglena gracilismittels Massenspektrometrie, um ein besseres Verständnis, was durch den Einfluss der Schwerkraft in der Zelle passiert, zu erlangen.Während des Parabelfluges kam es innerhalb der ersten Parabel ausschließlich in der zweiten Hypergravitationsphase zu Veränderungen in der Phosphorylierung der PKA, während in der letzten Parabel keine Veränderungen der Phosphorylierung mehr beobachtet werden konnten. Innerhalb des zweistündigen Parabelfluges konnte eine Abnahme der PKA und eine leichte Zunahme der Phosphorylierung der PKA nach den 31 Parabeln verzeichnet werden. Dies könnte auf mögliche Adaptationseffekte hindeuten. Bei der Proteomanalyse waren 22 Proteine signifikant verändert, wovon 8 Proteine wiederholt auftraten. Dabei zeigten sich fast identische Proteinveränderungen in den einzelnen Phasen der Parabel 1, welche primär hochreguliert waren. Diese Proteine sind an der Translation, Phosphorylierung, Citratzyklus und Zellteilung beteiligt. Ferner konnte HSP70 (herunterreguliert) identifiziert werden. Nach zwei Stunden kam es zu einer Hochregulation einer Glutamatdehydrogenase, welche als Stressindikator fungiert.Beim MAXUS-Flug waren bei 0,02 und 0,04 x g keine Veränderungen des gravitaktischen Verhaltens und der Proteinkinase A gegeben. Bei einem Beschleunigungslevel von 0,08 x g konnte eine Zunahme der Präzision der Orientierung der Zellen sowie eine Veränderung der PKA und deren Phosphorylierung beobachtet werden. Somit konnte auch der Schwellenwert von Euglena gracilis für die Wahrnehmung der Schwerkraft näher präzisiert werden. Bei 0,16 x g zeigten sich erneut keine Veränderungen im PKA-Gehalt. Bei der Proteomanalyse waren 34 Proteine signifikant verändert, davon traten 9 Proteine wiederholt auf. Unter Schwerelosigkeit Zusammenfassung 9 waren die Proteine primär hochreguliert und an der Fettsäure-Biosynthese, Intrazellulärer Proteintransport, Mannitol-Metabolismus (unterstützt bei osmotischen Stress), Translation sowie Phosphorylierung beteiligt. Ab dem niedrigsten Beschleunigungslevel über den gesamten Flug konnte eine Herunterregulation des 86 kDa Articulins in Euglena gracilisbeobachtet werden. Bei 0,02 und 0,04 x g kam es zu Veränderungen von Proteinen, die an Citratzyklus, Phosphorylierung und Photosynthese beteiligt sind. Ab dem nächsten Beschleunigungslevel von 0,08 x g kam es zu einer 2-fachen Hochregulation von Proteinen für die Phosphorylierung und Photosynthese (PS II). In der letzten Beschleunigungsphase konnten am wenigsten signifikant veränderte Proteine beobachtet werden, wovon primär herunterregulierte Proteine (Translation) auftraten.