@phdthesis{Pellengahr2004,
  author    = {Pellengahr, Klaus},
  title     = {Charakterisierung von ausgew{\"a}hlten Protein-Phosphatasen und MATE-Proteinen aus Arabidopsis thaliana},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-2500},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2004},
  abstract  = {Im ersten Teil der vorliegenden Arbeit wurde die Genexpression der Protein Phosphatase-gene TOPP1, TOPP2, TOPP5, STH1 und STH2 analysiert. Alle f{\"u}nf ausgew{\"a}hlten Gene kodieren f{\"u}r PP des PP1/PP2A-Typs. Es wurde untersucht, ob homologen PP-Isoformen individuelle Expressionsmuster zugewiesen werden konnten. Besonderes Augenmerk richtete sich dabei auf die Expression von PP-Genen in den Schließzellen von A. thaliana. In mehreren Inhibitorstudien wurde beschrieben, dass PP1/PP2A-Proteine eine wichtige Rolle in der Signaltransduktion pflanzlicher Schließzellen spielen. Bisher konnte allerdings noch keine der entsprechenden katalytischen Untereinheiten auf molekularer Ebene identifiziert werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde zum ersten Mal nachgewiesen, dass mit TOPP1 ein Protein des PP1-Typs pr{\"a}ferenziell in den Schließzellen von A. thaliana exprimiert wird. Ein Vergleich der Genexpression von TOPP1, TOPP2 und TOPP5 zeigte f{\"u}r die drei homologen Gene sehr Isoform-spezifische Expressionsmuster. Dies war ein deutlicher Hinweis, dass diese eng verwandten PP trotz großer {\"U}bereinstimmung auf Aminos{\"a}ureebene vermutlich unterschiedliche Funktionen in planta haben. Die Untersuchung der Genexpression von STH1 und STH2 zeigte, dass die fast identischen Proteine zum Teil in unterschiedlichen Geweben vorkommen. Die Transkripte der beiden Gene, welche eine eigene Untergruppe von PP2A-verwandten Sequenzen bilden, konnten aus EF isoliert werden. Der in dieser Arbeit entwickelte Screeningansatz erm{\"o}glichte es, die sehr {\"a}hnlichen cDNA-Fragmente eindeutig voneinander zu unterscheiden. Die gefundenen Isoform-spezifischen Expressionsmuster waren ein deutlicher Hinweis auf unterschiedliche Funktionen in planta. Zur weiteren Untersuchung der PP-Funktionen in planta wurden Pflanzen mit ver{\"a}nderter Genaktivit{\"a}t von TOPP2 oder STH1 untersucht. In Pflanzen mit RNAi-vermittelter Reduktion des TOPP2-Transkriptgehalts ließ sich ein deutlich ver{\"a}ndertes Blattwachstum beobachten. Die eingerollten oder asymmetrisch entwickelten Bl{\"a}tter waren vermutlich ein Hinweis, dass diese PP1-Isoform auch in A. thaliana eine Rolle bei der Zellteilung spielt. F{\"u}r TOPP2-Expression in Hefen wurde diese Funktion schon nachgewiesen. Die Analyse von Insertions-mutanten mit T-DNA Insertionen in beiden STH1-Allelen waren neben den Expressions-studien ein weiterer Hinweis, dass sich STH1 nicht funktionell durch STH2 ersetzen l{\"a}sst. Die Experimente in dieser Arbeit zeigten, dass das Fehlen der STH1-Genaktivit{\"a}t zu einem deutlichen Blattph{\"a}notyp mit gezahnten Blattr{\"a}ndern f{\"u}hrte. F{\"u}r STH2-Insertionsmutanten wurde dieses ver{\"a}nderte Wachstum nicht beschrieben. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde das Gen NIC1, welches f{\"u}r ein MATE-Membranprotein kodiert, identifiziert und charakterisiert. Die Sequenzierung des Genoms von A. thaliana hatte gezeigt, dass mindestens 56 MATE-Gene in dieser Pflanze vorhanden sind. Zum Zeitpunkt der Identifikation von NIC1 war keines dieser Gene charakterisiert. Außer f{\"u}r das MATE-Protein ERC1 aus S. cerevisiae gab es keine Studien zu eukaryotischen Mitgliedern dieser großen Familie von Membranproteinen. Anhand NIC1 wurden heterologe Expressionssysteme zur funktionellen Charakterisierung von MATE-Proteinen aus Pflanzen etabliert. Die cDNA von NIC1 wurde nach ihrer Klonierung in X. laevis Oozyten und S. cerevisiae exprimiert. In S. cerevisiae erh{\"o}hte die NIC1-Expression die Lithumtoleranz der Hefen und f{\"u}hrte zu einer Verminderung der Natriumtoleranz. Parallele Versuche mit NIC2 und NIC4 (in den Diplomarbeiten von Blazej Dolniak und Mandy Kursawe) zeigten, dass auch diese beiden Proteine die Salztoleranz von S. cerevisiae beeinflussten. W{\"a}hrend NIC2 die Lithium- und Natriumtoleranz erh{\"o}hte, f{\"u}hrte NIC4-Expresion zu einer h{\"o}heren Sensibilit{\"a}t gegen{\"u}ber diesen beiden Kationen. Die unterschiedlichen Eigenschaften der drei homologen Proteine zeigten sich auch bei ihrer Expression in X. laevis Oozyten. NIC1 induzierte in den Oozyten ausw{\"a}rts gerichtete Chloridstr{\"o}me, die spannungsabh{\"a}ngig waren und durch mikromolare Konzentrationen der trivalenten Kationen Lanthan oder Gadolinium inhibiert werden konnten. NIC4 induzierte Barium-inhibierbare Kaliumstr{\"o}me, die spannungsunabh{\"a}ngig waren. F{\"u}r NIC2 ließ sich in diesem Expressionssystem keine Aktivit{\"a}t detektieren. Zur Untersuchung der NIC1-Funktion in planta wurde die Genaktivit{\"a}t in transgenen Pflanzen lokalisiert und reduziert. Die NIC1-Genexpression war haupts{\"a}chlich in den vaskul{\"a}ren Geweben der Pflanze detektierbar und einer Verminderung des NIC1-Transkriptgehalts beeinflusste die Entwicklungsgeschwindigkeit der Pflanzen. Sie entwickelten sich deutlich langsamer als der parallel kultivierte Wildtyp. Der deutliche Ph{\"a}notyp bei Ver{\"a}nderung der Genaktivit{\"a}t von nur einem der mindestens 56 vorhandenen MATE-Gene in A. thaliana zeigte, dass vermutlich keine weitere MATE-Isoform in der Lage ist, die Funktion von NIC1 zu {\"u}bernehmen.},
  subject      = {Biologie},
  language  = {de}
}