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http://doi.org/10.25358/openscience-2663Full metadata record
| DC Field | Value | Language |
|---|---|---|
| dc.contributor.author | Heidrich, Jennifer | |
| dc.date.accessioned | 2018-05-03T09:06:13Z | |
| dc.date.available | 2018-05-03T11:06:13Z | |
| dc.date.issued | 2018 | |
| dc.identifier.uri | https://openscience.ub.uni-mainz.de/handle/20.500.12030/2665 | - |
| dc.description.abstract | Biogenesis and maintenance of the thylakoid membranes in cyanobacteria and chloroplasts is a vital process. Nevertheless, the mechanism of the biogenesis has stayed a mystery until today. The IM30 protein appears to play an important role in this process, as has been shown via depletion experiments. Recently, the ability of IM30 to bind to negatively charged lipids and to fuse liposomes in presence of Mg2+ has been demonstrated. This discovery indicates a capability of IM30 to fuse the cytoplasmic membrane in cyanobacteria or the inner envelope in chloroplasts with the constructive thylakoid membrane in order to create a transfer point for lipids and/or proteins. Additionally, connections between different thylakoid membranes through IM30 are thinkable. In the framework of this thesis, interactions of IM30 leading to membrane fusion and the fusion mechanism itself were investigated. Here, the interplay of IM30 and Mg2+ as well as negatively charged membranes were separately examined via in vitro approaches and finally combined in order to have a closer look at the IM30-mediated membrane fusion. It was observed that Mg2+ binds directly to IM30 and induces a structural alteration in the protein, which results in stabilization against different stressors and an increased tendency of IM30 to form double-rings. The IM30-membrane interaction was shown to depend on the electrostatic interaction with anionic lipids and is enhanced in presence of Mg2+. Furthermore, lower-ordered IM30 oligomerization states seem to have an increased membrane binding affinity. This circumstance potentially causes the dissociation of IM30 ring oligomers on membranes in absence of Mg2+. Since the presence of the ring structure is probably crucial for the IM30 function, dissociation of rings might be prevented by Mg2+. Stabilized by Mg2+, an IM30 double-ring might be able to fuse two membranes. While doing this, the double-ring seems to dissociate and most probably needs to be reactivated prior to another fusion. The results of this thesis provide hints concerning the in vivo function of IM30, which can now be investigated further in a more target-oriented manner. | en_GB |
| dc.description.abstract | Die Biogenese und Instandhaltung der Thylakoidmembran in Cyanobakterien und Chloroplasten ist ein lebenswichtiger Prozess. Dennoch ist der Mechanismus der Biogenese bis heute ein Rätsel. Das IM30-Protein scheint in diesem Vorgang eine entscheidende Rolle zu spielen, wie Depletionsexperimente an den Tag gelegt haben. Kürzlich konnte gezeigt werden, dass IM30 an negativ geladene Lipide bindet und Liposomen in Gegenwart von Mg2+ miteinander fusionieren kann. Diese Entdeckung deutet die Fähigkeit des Proteins an, die Cytoplasmamembran in Cyanobakterien bzw. die innere Membran in Chloroplasten mit der sich aufbauenden Thylakoidmembran zu verbinden und eine Übertragung von Lipiden und/oder Proteinen zu ermöglichen. Weiterhin könnte IM30 verschiedene Thylakoidmembranen miteinander verbinden. Im Rahmen dieser Doktorarbeit sollten Interaktionen von IM30, welche zu der Membranfusion führen, und der Fusionsmechanismus selber näher untersucht werden. Hierbei wurden zunächst die Wechselwirkungen von IM30 mit Mg2+ und negativ geladenen Membranen mit Hilfe von biophysikalischen in vitro Experimenten jeweils einzeln untersucht und schließlich miteinander kombiniert, um die durch IM30 induzierte Membranfusion näher zu analysieren. Es konnte beobachtet werden, dass Mg2+ direkt an IM30 bindet und eine Strukturänderung auslöst, die zur Stabilisierung unter verschiedenen Stressbedingungen und einer erhöhten Tendenz zur Doppelringbildung des Proteins führt. Weiterhin wurde festgestellt, dass die Membranbindung von IM30 durch elektrostatische Wechselwirkungen mit anionischen Lipiden beding ist und in Anwesenheit von Mg2+ verstärkt wird. Außerdem scheinen niedere Oligomerisierungsstufen von IM30 eine erhöhte Membranaffinität zu besitzen. Dies trägt vermutlich dazu bei, dass IM30-Ringe in Abwesenheit von Mg2+ durch Membraninteraktion dissoziieren. Da das Vorliegen der Ringstruktur jedoch wichtig für die Ausübung der Fusionsfunktion ist, könnte die Dissoziation zunächst durch Mg2+ verhindert werden. Durch das Kation stabilisiert, könnte ein IM30-Doppelring zwei Membranen miteinander fusionieren. Dabei zerfällt der Doppelring und muss wahrscheinlich vor einer weiteren Fusion reaktiviert werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit liefern Hinweise zur in vivo-Funktion von IM30, welche nun gezielter durch weitere Versuche untersucht werden kann. | de_DE |
| dc.language.iso | eng | |
| dc.rights | InCopyright | de_DE |
| dc.rights.uri | https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/ | |
| dc.subject.ddc | 500 Naturwissenschaften | de_DE |
| dc.subject.ddc | 500 Natural sciences and mathematics | en_GB |
| dc.title | Defined interactions are crucial for the structure and function of the Synechocystis IM30 protein | en_GB |
| dc.type | Dissertation | de_DE |
| dc.identifier.urn | urn:nbn:de:hebis:77-diss-1000019797 | |
| dc.identifier.doi | http://doi.org/10.25358/openscience-2663 | - |
| jgu.type.dinitype | doctoralThesis | |
| jgu.type.version | Original work | en_GB |
| jgu.type.resource | Text | |
| jgu.description.extent | 217 Seiten | |
| jgu.organisation.department | FB 09 Chemie, Pharmazie u. Geowissensch. | - |
| jgu.organisation.year | 2018 | |
| jgu.organisation.number | 7950 | - |
| jgu.organisation.name | Johannes Gutenberg-Universität Mainz | - |
| jgu.rights.accessrights | openAccess | - |
| jgu.organisation.place | Mainz | - |
| jgu.subject.ddccode | 500 | |
| opus.date.accessioned | 2018-05-03T09:06:13Z | |
| opus.date.modified | 2018-05-08T08:55:59Z | |
| opus.date.available | 2018-05-03T11:06:13 | |
| opus.subject.dfgcode | 00-000 | |
| opus.organisation.string | FB 09: Chemie, Pharmazie und Geowissenschaften: Institut für Biochemie | de_DE |
| opus.identifier.opusid | 100001979 | |
| opus.institute.number | 0907 | |
| opus.metadataonly | false | |
| opus.type.contenttype | Dissertation | de_DE |
| opus.type.contenttype | Dissertation | en_GB |
| jgu.organisation.ror | https://ror.org/023b0x485 | |
| Appears in collections: | JGU-Publikationen | |
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