Molekularbiologische Untersuchungen an zwei Operons aus Acinetobacter calcoaceticus: Charakterisierung von Vertretern der Thiolase-Genfamilie
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1995
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INHALTSVERZEICHNIS
1. EINLEITUNG.1
1.1. DIE SS-OXIDATION UND WEITERE STOFFWECHSELWEGE MIT BETEILIGUNG VON
THIOLASEN.1
1.2. THIOLASEN IN PROKARYONTEN.3
1.2.1. KATABOLE STOFFWECHSELWEGE MIT BETEILIGUNG VON THIOLASEN.3
1.2.1.1. DIE SS-OXIDATION.3
1.2.1.2. DER ACETOACETATABBAU.7
1.2.1.3. DER SS-KETOADIPAT-WEG.7
1.2.2. ANABOLE STOFFWECHSELWEGE MIT BETEILIGUNG VON THIOLASEN.8
1.2.2.1. DIE POLY-HYDROXYBUTYRAT-SYNTHESE.8
1.2.2.2. DIE BUTYRAT- UND BUTANOLSYNTHESE.9
1.3. THIOLASEN IN EUKARYONTEN.9
1.3.1. 3-OXOACYL-COA-THIOLASEN.10
1.3.2. ACETOACETYL-CBA-THIOLASEN.11
1.4. MOLEKULARE CHARAKTERISIERUNG VON THIOLASEN.12
1.4.1. UNTERSUCHUNGEN ZU STRUKTUR-FUNKTIONSBEZIEHUNGEN VON THIOLASEN.12
1.4.2. UNTERSUCHUNG DES INTRAZELLULAEREN PROTEINTRANSPORTS.12
1.4.3. PHYLOGENETISCHE UNTERSUCHUNGEN. 13
1.5. BISHERIGE UNTERSUCHUNGEN ZU THIOLASEN VON
ACINETOBACTER CALCOACETICUS
.13
1.6. AUFGABENSTELLUNG.15
2. MATERIAL UND METHODEN.16
2.1. REAGENZIEN.16
2.2. GERAETE, FOLIEN, FILMMATERIAL.16
2.3. ENZYME.17
2.4. MIKROORGANISMEN.17
2.5. VEKTOREN.17
2.6. KLONE, DNA-BIBLIOTHEKEN, NUKLEINSAEUREN.17
2.7. HAEUFIG VERWENDETE LOESUNGEN, PUFFER UND MEDIEN.18
2.8. ANALYTISCHE METHODEN.18
2.8.1. PH-MESSUNGEN.18
2.8.2. RADIOAKTIVITAETSMESSUNG.18
2.8.3. MESSUNG DER NUKLEINSAEUREKONZENTRATION.18
2.8.4. BES
TIMMUNG DES BAKTERIENZELLTITERS.19
2.8.5. BESTIMMUNG DES PHAGENTITERS.19
2.8.6. ENZYMAKTIVITAETS-BESTIMMUNGEN.19
2.9. ALLGEMEINE MOLEKULARBIOLOGISCHE METHODEN.20
2.9.1. KULTIVIERUNG VON BAKTERIEN.20
2.9.2. PRAEPARATION KOMPETENTER
ESCHERICHIA COLI
-ZELLEN.20
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN
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2.9.3. TRANSFONNATION VON
ESCHERICHIA COLI.20
2.9.4. PRAEPARATION VON PLASMID-DNA.20
2.9.4.1. PLASMIDPRAEPARATION AUS KLEINEM KULTURVOLUMEN.20
2 9.4.2. PLASMIDPRAEPARATION AUS GROSSEM KULTURVOLUMEN.21
2.9.5. DNA-RESTRIKTIONSENZYMVERDAU.21
2.9.6. AGAROSEGELELEKTROPHORESE VON DNA-FRAGMENTEN.21
2.9.7. ISOLIERUNG VON DNA-FRAGMENTEN AUS AGAROSEGELEN.22
2.9.8. SUBKLONIERUNG VON DNA-FRAGMENTEN.22
2.9.8.1. PRAEPARATION VON PLASMIDEN ALS KLONIERUNGSVEKTOREN.22
2.9 8.2. GENERIERUNG STUMPFER ENDEN AUS 5'-UEBERHAENGENDEN ENDEN AN
DNA-FRAGMENTEN.22
2.9.8.3. LIGATION VON DNA-FRAGMENTEN UND PLASMID-DNA.23
2.9.8 4. ERSTELLUNG VON DNASEL-DELETIONSKLONEN.23
2.9.9. DNA-TRANSFER AUS AGAROSEGELEMAUFNC-FOLIE (SOUTHERN BLOTTING).24
2.9.10. RADIOAKTIVE MARKIERUNG VON DNA-FRAGMENTEN.24
2.9.11. HYBRIDISIERUNG VON IMMOBILISIERTER DNA.25
2.10. DNA-SEQUENZIERUNG.25
2.10.1. HERSTELLUNG VON EINZELSTRAENGIGER DNA.25
2.10.2. SEQUENZIERUNGSREAKTION UND DENATURIERENDE POLYACRYLAMID
GELELEKTROPHORESE .26
2.10.3. AUSWERTUNG VON SEQUENZDATEN.27
2.11. AMPLIFIKATION VON DNA-FRAGMENTEN DURCH DIE
POLYMERASEKETTENREAKTION
(PCR-METHODE).27
2.11.1. KLONIERUNG VON PCR-AMPLIFIKATIONSPRODUKTEN.27
2.12. MOLELQILARBIOLOGISCHE METHODEN IM A.-PHAGEN-SYSTEM.28
2.12.1. AUSPLATTIERUNG VON X-PHAGEN.28
2.12.2. HERSTELLUNG VON REPLIKAFILTEM ZUR PLAQUEFILTERHYBRIDISIERUNG.28
2.12.3. ISOLIERUNG VON PHAGENKLONEN VON AGARPLATTEN.28
2.12.4. PRAEPARATION VON PHAGEN-DNA.28
2.12.4.1. PRAEPARATION VON PHAGEN-DNA AUS 5 ML-LYSATEN.28
2.12.4.2. PRAEPARATION VON PHAGEN-DNA AUS 40 ML-LYSATEN.29
2.13. HETEROLOGE UEBEREXPRESSION VON GENEN IN
ESCHERICHIA COLI.30
2.13.1. KONSTRUKTION VON UEBEREXPRESSIONSPLASMIDEN UND INDUKTION DER
UEBEREXPRESSION.30
2.13.2. AUFSCHLUSS VON .CO//-ZELLEN ZUR
SDS-POLYACRYLAMIDGELELEKTROPHORESE.30
2.13.3. SDS-POLYACRYLAMIDGELELEKTROPHORESE.31
2.13.4. AUFSCHLUSS VON .CO/Z-ZELLEN ZU ENZYMAKTIVITAETS-BESTIMMUNGEN.31
3. ERGEBNISSE.
**
3.1.
CHARAKTERISIERUNG
EINES NEUEN THIOLASE-GENS (THIOLASE2-GEN) AUS
A.CALCOACETICUS
.^2
3.1.1. ISOLIERUNG VON GENOMISCHEN AEMBL3-KLONEN DES THIOLASE2-GENS.32
3.1.2. RESTRIKTIONSANALYSE DER A.EMBL3-KLONE UND LOKALISATION DES
THIOLASE2-KODIERENDEN BEREICHES.32
3.1.3. SUBKLONIERUNG DER DAS THIOLASE2-GEN UMFASSENDEN DNA-REGION AUS
DEM KLON JUEMBL3THIL UND ERWEITERTE RESTRIKTIONSANALYSE 36
3.1.4. SEQUENZIERUNG DER DNA-REGION IM BEREICH DES THIOLASE2-GENS.
ERSTELLUNG VON DNASEL-DELETIONSKLONEN.38
3.1.5. SEQUENZRESULTATE.
3.2. KLONIERUNG UND SEQUENZIERUNG DES 5-BEREICHES DES FADAB-OPERONS AUS
A.CALCOACETICUS
.46
3.2.1. ISOLIERUNG VON GENOMISCHEN XEMBL3-KLONEN DER DAS FAD-OPERON
UMFASSENDEN REGION.TT.46
3.2.2. RESTRIKTIONSANALYSE DER PHAGEN-KLONE XEMBLFADL UND -2 UND
IDENTIFIKATION DES DEN 5'-BEREICH DES FAD-OPERONS TRAGENDEN BEREICHES
.47
3.2.3. SUBKLONIEMNG UND SEQUENZIERUNG DES IDENTIFIZIERTEN BEREICHES AUS
DEM KLON AEMBL3FEDL.49
3.2.4. SEQUENZRESULTATE.49
3.3. UEBEREXPRESSION DES THIOLASE2-GENS UND DES FADAB-OPERONS IN
E. COLI.50
3.3.1. KONSTRUKTION VON UEBEREXPRESSIONSPLASMIDEN DES THIOLASE2-GENS UND
DES FAD-THIOLASE-GENS IN PEXPL.50
3.3.2. KONSTRUKTION VON UEBEREXPRESSIONSPLASMIDEN DES FAD-OPERONS IN
PT7-5 . .52
3.3.3. ANALYSE DER UEBEREXPRIMIERTEN PROTEINE DURCH SDS-POLYACRYLAMID-
GELELEKTROPHORESE.64
3.3.4. BESTIMMUNG VON ENZYMAKTIVITAETEN DER UEBEREXPRIMIERTEN PROTEINE 55
3.4. KLONIERUNG EINER THIOLASESEQUENZ AUS
NEUROSPORA CRASSA NACH
PCR-VERVIELFOELTIGUNG.58
3.4.1. AMPLIFIKATION EINES CDNA-ABSCHNITTES AUS
NEUROSPORA CRASSA DURCH
PCR MIT "DEGENERIERTEN" OLIGOMIKLEOTID-PRIMEM.58
3.4.2. KLONIERUNG UND SEQUENZIERUNG DES AMPLIFIKATIONSPRODUKTES 60
3.4.3. SOUTHEM-BLOT-ANALYSE GENOMISCHER DNA AUS
NEUROSPORA CRASSA 61
4. DISKUSSION.
63
4.1 UEBERSICHT DER SEQUENZIERUNGSERGEBNISSE UND
UEBEREXPRESSIONS-UNTERSUCHUNGEN.63
4.1.1. KLONIERUNG DES THIOLASE2-GENS AUS
A.CALCOACETICUS UND IDENTIFIZIERUNG
EINES NEUEN OPERONS.63
4.1.2. UNTERSUCHUNGEN AM FADAB-OPERON AUS A.CALCOACETICUS 64
4.1.3. KLONIERUNG EINER THIOLASE-SEQUENZ AUS
NEUROSPORA CRASSA DURCH DIE
PCR-METHODE.65
4.2. ANALYSE DER AMINOSAEURESEQUENZEN.65
4.2.1. SEQUENZVERGLEICHE DER VERTRETER DER THIOLASE-GENFAMIIIE.65
4.21.1. EINORDNUNG DER THIOLASE2 AUS
A.CALCOACETICUS.67
4.2.1.2. EINORDNUNG DER THIOLASE-SEQUENZ AUS NEUROSPORA CRASSA.73
4.2.2. SEQUENZANALYSE DES ZWEITEN OFFENEN LESERAHMENS, ORF5', AUS DEM
THIOLASE2-OPERON.75
4.2.3. ANALYSE DER VERVOLLSTAENDIGTOEL SEQUENZ DES FADB-GENS.80
4.3. ANALYSE DER NUKLEOTIDSEQUENZEN.81
4.3.1. BASEN-ZUSAMMENSETZUNG UND CODON-NUTZUNG DER
A.CALCOACETICUS-
GENE.81
4.3.2. REGULATIONSELEMENTE DER TRANSKRIPTION UND TRANSLATION IM BEREICH
DER
OPERONS AUS
A.CALCOACETICUS.83
4.3.3. SEQUENZVERGLEICH VON PCR-AMPLIFIKATIONSPRODUKT UND GENOMISCHEM
KLON DES THIOLASE2-GENS.^7.85
4.3.4. BASEN-ZUSAMMENSETZUNG DES PCR-AMPLIFIKATIONSPRODUKTES AUS
NEUROSPORA CRASSA
.87
4.4. ANALYSE DER UEBEREXPRIMIERTEN GENPRODUKTE DES THIOLASE2-GENS UND DES
FAD-OPERONS.87
4.5. SCHLUSSFOLGERUNGEN UND AUSBLICK.88
5. ZUSAMMENFASSUNG.91
6. LITERATURVERZEICHNIS.93
7. ANHANG* |
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