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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-78045
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/7804/


Estelmann, Sebastian

Offene Fragen zur CO 2-Fixierung in Archaeoglobus lithotrophicus und Metallosphaera sedula

Open questions concerning the CO 2-fixation in Archaeoglobus lithotrophicus and Metallosphaera sedula

Dokument1.pdf (16.811 KB) (md5sum: d9b50a814620c6fd04555501d7ac8016)

Kurzfassung in Deutsch

Die vorliegende Arbeit umfasst Untersuchungen zum Kohlenstoffmetabolismus des Euryarchaeons Archaeoglobus lithotrophicus sowie des Crenarchaeons Metallosphaera sedula. Es ist bekannt, dass autotrophe Archaeoglobus-Spezies wie A. lithotrophicus den reduktiven Acetyl-CoA-Weg zur CO2-Fixierung nutzen. Genomanalysen zeigten jedoch, dass einige Vertreter Gene der 4-Hydroxybutyryl-CoA-Dehydratase besitzen. Diese Dehydratase ist ein Schlüsselenzym der CO2-Fixierungszyklen 3-Hydroxypropionat/4-Hydroxybutyrat- und Dicarboxylat/4-Hydroxybutyrat-Zyklus, die in Crenarchaeota nachgewiesen wurden. Es stellte sich die Frage, ob diese CO2-Fixierungszyklen an der CO2-Fixierung in A. lithotrophicus beteiligt sind. Darüber hinaus exprimieren manche Archaeoglobus-Spezies ebenso wie zahlreiche andere Archaea katalytisch aktive Ribulose-1,5-bisphosphat-Carboxylase/Oxygenase, ohne jedoch Phosphoribulokinase zu besitzen. Am Beispiel von A. lithotrophicus sollte daher die Rolle der Ribulose-1,5-bisphosphat-Carboxylase/Oxygenase in Archaeoglobus-Spezies untersucht werden.

In M. sedula wurde der autotrophe 3-Hydroxypropionat/4-Hydroxybutyrat-Zyklus vollständig aufgeklärt. Ungeklärt war jedoch die Frage, welches Intermediat dem CO2-Fixierungszyklus entzogen wird und Ausgangspunkt der Biosynthesen ist. Acetyl-CoA und Succinyl-CoA sind die einzigen Intermediate, die sowohl Bestandteil des 3-Hydroxypropionat/4-Hydroxybutyrat-Zyklus’ als auch des zentralen Kohlenstoffmetabolismus sind. Das von Anaerobiern verwendete, Acetyl-CoA zu Pyruvat umsetzende Enzym Pyruvatsynthase ist sauerstoff-empfindlich und konnte in Zellextrakten des mikroaerob lebenden M. sedula nicht überzeugend gemessen werden. Es stellte sich daher die Frage, ob Acetyl-CoA oder Succinyl-CoA Ausgangspunkt der Biosynthesen ist. Ziel war es, ein möglichst vollständiges Bild über den zentralen Kohlenstoffmetabolismus von M. sedula zu erhalten.

Folgende Ergebnisse wurden erzielt:
• In Zellextrakten von A. lithotrophicus konnten zahlreiche Enzyme des zentralen Kohlenstoffmetabolismus gemessen werden; am Dicarboxylat/4-Hydroxybutyrat- bzw. 3-Hydroxypropionat/4-Hydroxybutyrat-Zyklus beteiligte Enzyme waren jedoch nicht aktiv. Dies galt auch für das Schlüsselenzym 4-Hydroxybutyryl-CoA-Dehydratase, das mit verschiedenen Tests gemessen wurde.
• Rekombinante Ribulose-1,5-bisphosphat-Carboxylase/Oxygenase aus A. fulgidus wurde in katalytisch aktiver Form gewonnen und als Hilfsenzym für Messungen in Zellextrakten von A. lithotrophicus eingesetzt. Dadurch wurden Hinweise auf eine Beteiligung der Ribulose-1,5-bisphosphat-Carboxylase/Oxygenase am Stoffwechsel der aktivierten Pentose 5-Phospho-D-ribose-1-pyrophosphat erhalten.
• In Zellextrakten von M. sedula wurden Succinyl-CoA-Synthetase und Succinatsemialdehyd-Dehydrogenase gemessen. Diese Enzyme setzen Intermediate des 3-Hydroxypropionat/4-Hydroxybutyrat-Zyklus zu Succinat um. Alle Enzyme, die an der weiteren Umsetzung von Succinat zu zentralen Vorläufermetaboliten beteiligt sind, wurden nachgewiesen. Dies beinhaltete Enzyme des Citratzyklus, der C3-C4-Umwandlung sowie der Gluconeogenese. Die spezifischen Aktivitäten aller Enzyme waren ausreichend hoch, um das Wachstum des Organismus erklären zu können.

Somit wurde gezeigt, dass das Euryarchaeon A. lithotrophicus keine in Crenarchaeota vorkommenden Wege zur autotrophen CO2-Fixierung nutzt. Ausnahmen zur Regel, dass autotrophe Euryarchaeota den reduktiven Acetyl-CoA-Weg und Crenarchaeota den Dicarboxylat/4-Hydroxybutyrat- bzw. 3-Hydroxypropionat/4-Hydroxybutyrat-Zyklus


SWD-Schlagwörter: CO2-Fixierung
Freie Schlagwörter (deutsch): CO2-Fixierung
Institut: Institut für Biologie 2
DDC-Sachgruppe: Biowissenschaften, Biologie
Dokumentart: Diplomarbeit, Magisterarbeit
Sprache: Deutsch
Erstellungsjahr: 2010
Publikationsdatum: 02.12.2010
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