The role of peroxisomes in algae with complex subcellular compartmentalization
Plant Physiology
Final Report Abstract
Bis auf wenige Ausnahmen finden sich Peroxisomen in allen eukaryoten Zellen. Diese zeichnen sich besonders durch ihre Variabilität in ihren metabolischen Leistungen aus. Aufbauend auf unseren früheren Arbeiten konnten in der Förderperiode wichtige Beiträge zu methodischen Aspekten, dem Vorkommen von Peroxisom-spezifischen Protein-Transport Mechanismen sowie den metabolischen Leistungen der Peroxisomen einer Cryptomonade erarbeitet werden. Es war zwar bereits bekannt, dass peroxisomale Proteine der nicht-transformierbaren Cryptomonade Guillardia theta in der Modell-Diatomee Phaeodactylum triconutum exprimierbar sind. Durch den in der Förderperiode etablierten fluoreszierenden Marker mRuby-3 können nun einfach Ko-Lokalisation mikroskopisch dargestellt werden, was weitere Arbeiten sehr vereinfacht. Letzteres wurde in Experimenten mit Proteinen, deren Lokalisation nicht bestimmt war, sowie mit Targeting-Signalen gezeigt. Interessanterweise existieren i. d. R. zwei Transportwege um Matrixproteine vom Cytoplasma in die Matrix der Peroxisomen zu verlagern. Ein in der Förderperiode durchgeführter in silico Screen, für den genomische Datenbanken von Chromalveolaten herangezogen wurden, zeigte, dass in weiteren Diatomeen wie auch in Haptophycaeen ausschließlich ein PTS1-abhängiger Importweg nachweisbar ist. Weiterhin konnte bei G. theta die komplette Ausstattung an Peroxinen nachgewiesen werden. An dieser Cryptomonade wurde schließlich die peroxisomalen, metabolischen Kapazitäten rekonstruiert. Hierbei zeigte sich einerseits, dass die Peroxisomen von G. theta „enigmatic organelles“ mit vielen Stoffwechselwegen sind. Andererseits wurden sehr gute Evidenzen identifiziert, die aufzeigen, dass die β-Oxidation von Fettsäuren, die eigentlich eine typische peroxisomale Leistung ist, in der Cryptomonade in den Mitochondrien vorkommen sollte. Unserer Daten zeigen somit das Vorkommen von Peroxinen in Chromalveolaten, den vorhergesagten Proteinimport-Weg in die Matrix sowie beispielhaft die metabolischen Leistungen eines besonders interessanten Chromalveolaten, der Cyptomnade G. theta.
Publications
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Identification and localization of peroxisomal biogenesis proteins indicates the presence of peroxisomes in the cryptophyte Guillardia theta and other ‘chromalveolates’. Genome Biology and Evolution.
Mix, Ann-Kathrin; Cenci, Ugo; Heimerl, Thomas; Marter, Pia; Wirkner, Marie-Louise & Moog, Daniel
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Optimized mRuby3 is a Suitable Fluorescent Protein for in vivo Co-localization Studies with GFP in the Diatom Phaeodactylum tricornutum. Protist, 171(1), 125715.
Marter, Pia; Schmidt, Sebastian; Kiontke, Stephan & Moog, Daniel
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Inferred Subcellular Localization of Peroxisomal Matrix Proteins of Guillardia theta Suggests an Important Role of Peroxisomes in Cryptophytes. Frontiers in Plant Science, 13.
Vasilev, Jana; Mix, Ann-Kathrin; Heimerl, Thomas; Maier, Uwe G. & Moog, Daniel
