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Untersuchungen zur CO2-Leitfähigkeit pflanzlicher Aquaporine im heterologen Hefesystem

Pede, Nadine :
Untersuchungen zur CO2-Leitfähigkeit pflanzlicher Aquaporine im heterologen Hefesystem.
TU Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2008)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Untersuchungen zur CO2-Leitfähigkeit pflanzlicher Aquaporine im heterologen Hefesystem
Language: German
Abstract:

Für die Analyse verschiedener Leitfähigkeiten pflanzlicher Aquaporine haben sich bisher das Xenopus laevis Oozytensystem und die Stopped Flow Spektrophotometrie von Hefezellen bewährt. In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, ob sich ein System von heterolog exprimierenden Hefezellen für die Messung der Kohlendioxid-Leitfähigkeit pflanzlicher Aquaporine mittels Stopped Flow Spektrophotometrie eignet. Dazu wurden die schon gut charakterisierten Aquaporine NtAQP1 und NtPIP2;1 aus Tabak (Nicotiana tabacum) verwendet. Nach Optimierung der Methode konnten signifikante Unterschiede zwischen dem schon als CO2-leitfähig beschriebenen NtAQP1 und dem wasserleitenden NtPIP2;1 aufgezeigt werden. Daneben konnte nachgewiesen werden, dass der N-Terminus der Proteine, wie schon für Wasser (H2O) ermittelt, auch die Leitfähigkeit von CO2 beeinflusst und wahrscheinlich am Mechanismus der Selektivität beteiligt ist. Anhand der unterschiedlich kombinierten Homo- und Heterotetramere von NtAQP1 mit NtPIP2;1 konnte dargestellt werden, dass auf diesem Weg eine Regulation der CO2-Leitfähigkeit möglich ist. Zusätzlich wurde in dieser Arbeit TaTIP2;2, ein weiteres pflanzliches Aquaporin aus Weizen (Triticum aestivum), analysiert. Es sollte ermittelt werden, ob TaTIP2;2 neben dem Gas Ammoniak (NH3) auch eine Spezifität für CO2 besitzt. Dies konnte in der Untersuchung jedoch nicht bestätigt werden. Experimente mit dem bakteriellen Glycerin Facilitator GlpF aus E.coli zeigten dagegen, wie für das strukturell sehr ähnliche NtAQP1, eine Spezifität für Glycerin und CO2. Dem ebenfalls gemessenen Kaliumkanal TOK1 aus der Hefe S. cerevisiae konnte dagegen in dieser Arbeit keine CO2-Konduktivität nachgewiesen werden. Die Eignung des Systems für CO2-Leitfähigkeits-Untersuchungen an Aquaporinen wurde aufgezeigt. Einige Ansatzpunkte zur weiteren Optimierung des Versuchsaufbaus wurden in der Diskussion dargestellt.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
For the analysis of different conductivities of plant aquaporins so far the Xenopus laevis oocyte system and the stopped flow spectrophotometry of yeast cells are often used. In the available work it was examined whether a system of heterologous yeast cells and the stopped flow spectrophotometry is suitable for the measurement of carbon dioxide (CO2) conductivity of plant aquaporins. For this study the well characterized aquaporins NtAQP1 and NtPIP2;1 from tobacco (Nicotiana tabacum) were used. After optimization of the method significant differences in the CO2-conductivity between the CO2-conducting NtAQP1 and the water-conducting NtPIP2;1 was observed. Besides it could be shown that the n-terminus of the proteins, as for water conductivity (H2O) determined, also affected the CO2 conductivity and is probably involved in the mechanism of the selectivity of aquaporins. On the basis of differently combined homo- and heterotetramers of NtAQP1 with NtPIP2;1 it could be demonstrated that this may be a mechanism for the regulation of the CO2 conductivity of plant aquaporins. Additional in this work another plant Aquaporin, the TaTIP2;2 from wheat (Triticum aestivum) was analyzed on its CO2-conductivity. It should be determined whether TaTIP2;2 has beside ammonia (NH3) also a specificity for CO2. This could not be confirmed in this investigation. Experiments with the bacterial glycerol facilitator GlpF from E.coli whose structure is very similar to NtAQP1, showed a specificity for glycerol and CO2. No CO2-conductivity could be determined to the likewise measured potassium channel TOK1 from yeast (S. cerevisiae). In this work it could be shown that the used System is suitable for measurement of CO2 conductivities of plant aquaporins but has to be optimized.English
Uncontrolled Keywords: Aquaporin, CO2-Leitfähigkeit, Stopped Flow Spektrophotometrie, NtAQP1, NtPIP2;1, Hefe
Alternative keywords:
Alternative keywordsLanguage
Aquaporin, CO2-Leitfähigkeit, Stopped Flow Spektrophotometrie, NtAQP1, NtPIP2;1, HefeGerman
aquaporins, CO2-conductivity, stopped flow spectrophotometry, NtAQP1, NtPIP2;1, YeastEnglish
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 580 Pflanzen (Botanik)
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 570 Biowissenschaften, Biologie
Divisions: Biology
Date Deposited: 17 Oct 2008 09:23
Last Modified: 07 Dec 2012 11:54
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-10356
License: Creative Commons: Attribution-Noncommercial-No Derivative Works 3.0
Referees: Kaldenhoff, Prof. Dr. Ralf and Thiel, Prof. Dr. Gerhard
Refereed: 6 May 2008
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/1035
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