dc.contributor.author
Salman Dilgimen, Aydan
dc.date.accessioned
2018-06-07T17:05:39Z
dc.date.available
2008-10-10T11:13:02.293Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/3398
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-7598
dc.description.abstract
Studies on moderately halophilic bacteria have been increased in the last
decade. These studies are mainly focused on their ecology, physiology,
taxonomy or phylogenetic relationships. However, it is very important to
understand the survival and growth of these microorganisms under long-term
stress environments, especially elevated temperatures and hypersaline
conditions. Understanding the unique stress tolerance mechanisms of moderately
halophilic bacteria will provide novel approaches to science and
biotechnology. Unfortunately, very few genomic studies are available about
these microorganisms and it is not easy to understand adaptation mechanisms of
moderately halophilic bacteria since only limited genetic information is
provided. Since proteomics is an important method of gaining data about
protein expression levels of these microorganisms, proteome studies of
moderately halophilic bacteria possess potent challenge to gain the essential
physiological data. This work was initiated by the new isolation of 11 unknown
bacterial strains from Çamaltı Saltern Area near Izmir. The goal of this
thesis is to test possible isolation protocols and different proteomic
approaches for studying these strains, and to gain information about the type
of these new isolates in comparison with related bacteria. On the basis of
preliminary biochemical studies, the moderately halophilic bacteria H. salina
DSMZ 5928 as model organism and one of the new isolates, Isolate No 6, were
selected to study large–scale proteomics and to identify variations in
expressions and to find homologous proteins without full genome knowledge. In
this study, high resolution 2-DE gel separation in combination with high
throughput MS analysis and N-terminal Edman sequencing have been applied to
identify the interesting proteins and proved to be effective for proteome
analysis of these moderate halophiles. Different techniques for peptide
fragmentation, such as electrospray tandem quadrupole time-of-flight mass
spectrometry (ESI-QqTOF MS/MS), MALDI-quadrupole time-of-flight mass
spectrometer (MALDI-QqTOF MS) as well as tandem time-of-flight mass
spectrometer (MALDI TOF/TOF MS) were applied. ESI-QqTOF MS/MS of the peptide
mixture of selected protein spots gave acceptable results to identify and to
find homologous proteins for these microorganisms. Also, N-terminal analysis
combined with BLAST searches gave good matches from the protein databases. As
can be expected, the proteins or their homologous correspondence, which were
not present in the public databases, did not lead to their identification even
though good spectra were achieved. Annotations of the identified proteins were
facilitated by highly automated bioinformatics tools, such as ExPASy
Proteomics server, NCBI website, KEGG database (Kyoto Encyclopedia of Genes
and Genomes) with e.g. BRITE, BIOCyc and METACyc tools. These sites provided
many links to different branches of information and special annotations for
individual data. In addition to own extensive literature searches
bioinformatic tools helped us to check experimental data by comparison to
theoretical data and also to results of other fields, like toxicology,
physiology, pharmacology, and industrial applications. As shown in this
thesis, in the current situation, bacterial proteomes of new organisms without
any detailed knowledge of genome data can be studied effectively, enlarging
data sets in various ways. Although genomic knowledge would build the basic
information, differences in protein expression studies under various cultural
conditions can be addressed. In these exceptional cases, direct proteomics
work can answer many questions in combination with the help of bioinformatics.
Totally 15 proteins of Halomonas salina have been identified using mass
spectrometric techniques. 2 of these identified proteins, which are aconitate
hydratase and hypothetical protein ECA3428 have been studied both from group 1
and group 2 gels. 7 of these identified proteins are important enzymes, which
generally take role in energy metabolism, TCA cycle, as well as nucleotide and
amino acid metabolism. 2 of the identified proteins take role in
transportation. Another 2 are hypothetical proteins. The other individual
proteins function in translation, DNA replication, respiration and metabolism
of cofactors and vitamins. The codes of the studied protein spots, their
identification methods, identified homologous proteins and their probable
functions are summarized in tables 5.3 and 6.3. In the case of Isolate No 6,
totally 16 proteins have been identified using both mass spectrometric
techniques and N-terminal Edman sequencing method. 11 of the identified
proteins are important enzymes that take role in energy metabolism, TCA cycle,
amino acid, fatty acid metabolisms, glycolysis, ectoine and osmoprotectant
synthesis and cell signalling. Other individual identified proteins take role
in solute diffusion, structure rigidity, transportation, defensive against
stress and protein biosynthesis. The codes of the studied protein spots, their
identification methods, identified homologous proteins and their probable
functions are summarized in tables 5.4 and 6.2.
de
dc.description.abstract
In den letzten Jahren wurden zahlreiche Studien an moderaten, halophilen
Bakterien iniziiert. Diese Arbeiten haben sich meist auf ökologische,
physiologische und taxonomische Studien und ihre phylogenetische Relationen
beschränkt. Für die Klärung der Fragen zum Überleben und zum Wachstum solcher
Mikroorganismen unter hohen Stressbedingungen, besonders bei erhöhten
Temperaturen und unter hypersalinen Konditionen, sind solche Untersuchungen
essentiell. Ein Verständnis der einzigartigen Toleranzmechanismen der
moderaten Halophilen würde neue Ansätze für wissenschaftliche Studien und zur
Anwendung auf die Biotechnologie eröffnen. Mit Hilfe von Proteomics-Studien
können wertvolle neue Informationen über die Proteinexpression unter
unterschiedlichen physiologischen Bedingungen erhalten werden, selbst wenn das
Genom dieser Stämme noch nicht oder nicht vollständig zur Verfügung steht.
Daher sind Proteom-analytische Untersuchungen an moderat halophilen Bakterien
sinnvoll, um wichtige physiologische Daten zu erhalten. Diese Arbeit wurde
initiiert durch Isolierung von 11 unbekannten, bakteriellen Proben von der
Calmati Salz-Area nahe Izmir. Das Ziel dieser Arbeit war es, geeignete
Protokolle für die Isolierung und für direkte Proteomics-Studien zu
erarbeiten, um über Typ und Physiologie dieser Bakterienstämme Auskünfte zu
gewinnen, auch im Vergleich zu möglichen bekannten Bakterien. Auf der Basis
von vorläufigen biochemischen Studien wurde das moderate, halophile Bakterium
DSMZ 5928 als Modellorganismus im Vergleich zu einem der Proben, dem Isolat
Nr.6 für diese Proteomics-Studien ausgewählt. Es sollten Unterschiede in den
Expressionsraten der Proteine und homologe Proteine identifiziert werden. Dazu
wurden die Gesamtproteingemische durch hochauflösende 2DE-Gelelektrophorese
getrennt und interessante Proteine mittels verschiedener
massenspektrometrischen Techniken und durch N-terminale Edman-Sequenzierung
analysiert. Dieser Proteom-analytische Ansatz erwies sich als effektiv für
vergleichende Studien dieser moderaten halophilen Bakterien. Für die
massenspektrometrische Identifizierung der selektierten Proteine wurden deren
tryptische Peptidgemische verschiedenen MS-Techniken unterworfen, wie
Elektrospray- Tandem-Quadrupole-TOF-MS/MS (ESI-QqTOF(time-of-flight)-MS/MS),
MALDI-Quadrupole-TOF-MS (MALDI-QqTOF MS) und Tandem-TOF-MS (MALDI TOF/TOF MS).
ESI-QqTOF MS/MS der tryptischen Peptide von ausgewählten Protein-Spots gaben
zufriedenstellende Ergebnisse, um diese Proteine eindeutig zu identifizieren
oder homologen Proteinen aus Datenbanken zuzuordnen. Zusätzlich wurden
N-terminale Sequenzanalysen durchgeführt, kombiniert mit “BLAST” Vergleichen,
die zum Teil sehr gute Ergebnisse lieferten. Wie natürlich erwartet werden
konnte, ergaben Proteine, die noch nicht in den vorhandenen Datenbanken
vorkommen oder von denen keine Homologe mit den Suchmaschinen gefunden werden
konnten, keine Identifizierungsmöglichkeiten, selbst wenn ausgezeichnete MS-
Spektren erhalten wurden. Die Annotation der identifizierten Proteine wurde
durch Bioinformatics-Suchmaschinen in den Datenbanken erleichtert, wie z.B.
dem ExPASy Proteomics Server, der NCBI website, der KEGG Datenbank (Kyoto
Encyclopedia of Genes and Genomes) mit Suchmaschinen für Taxonomie,
Zellzyklen, Stoffwechseldiagrammen, wie mit BRITE, BIOCyc und METACyc, und
durch viele Links zu verschiedenen Themen der biochemischen Forschung.
Zusätzlich zu intensiven Literaturrecherchen erlaubte die Anwendung der
Bioinformatics Suchmaschinen den Vergleich der experimentell gefundenen
Ergebnisse mit theoretischen Daten und hat die Anbindung an andere Fachgebiete
wie Toxikologie, Phylogenie, Physiologie, Pharmakologie und zu industriellen
Anwendungen ermöglicht. Wie die vorliegende Studie zeigte, helfen Proteomics-
Studien bei neu isolierten Organismen auf verschiedene Weise effektive
Ergebnisse zu erzielen, selbst wenn ihre Genomdaten noch nicht bekannt oder
unvollständig sind. Obwohl die Genomanalyse als Basisinformation im Prinzip
unverzichtbar ist, können Unterschiede bei den neu isolierten Mikroorganismen
durch vergleichende Expressionsstudien unter verschiedenen Kulturbedingungen
mittels hochauflösender 2DE-Gelelektrophorese in Kombination mit
Massenspektrometrie, bzw. durch N-terminale Sequenzierung sinnvoll untersucht
werden. Wie gezeigt wurde, kann die direkte Proteom-Analyse durchaus viele
Fragen in Verbindung mit den nötigen Bioinformatik-Maschinen angehen.
Insgesamt wurden 15 Proteine von Halomonas salina mit massenspektrometrischen
Mitteln identifiziert, 2 von ihnen sind Aconitathydrase und hypothetisches
Protein ECA3428, aus zwei der studierten Gele. 7 der identifizierten Proteine
sind wichtige Enzyme, z.B. involviert in Energiemetabolismus, TCA ZyKlus,
Nukleotid- und Aminosäure-Stoffwechsel; 2 Proteine sind am Transport
beteiligt, 2 sind hypothetische Proteine; die anderen sind bei der
Translation, bei DNA Replikation, Respiration und beim Metabolismus der Co-
Faktoren, bzw. Vitamin-Stoffwechsel beteiligt. Die Proteine, ihr Code, ihre
Identifikationsmethode und ihre wahrscheinliche Funktion sind in der Tabelle
5.3 and 6.3 verzeichnet. Vom Isolat Nr.6 konnten 16 Proteine mittels
Massenspektrometrie und Edman-Sequenzierung identifiziert werden. 11 der
identifizierten Proteine sind ebenfalls wichtige Enzyme, involviert in
Energie-Stoffwechsel, TCA-Zyklus, Aminosäure- und Fettsäure-Metabolismus,
Glykolyse, Ectoin- und Osmoprotektant-Synthese und Zellsignaling. Andere
identifizierte Proteine spielen eine Rolle bei Diffusion, Strukturfestigkeit,
Transport, Proteinbiosynthese oder sind Defensive gegen Stress. Diese
Proteine, ihr Code, ihre Identifizierung, identifizierte Homologe und ihre
wahrscheinliche Funktion sind in Tabelle 5.4 und 6.2 zusammengefasst.
de
dc.format.extent
XVI, 110 S.
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
moderately halophilic bacteria
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::570 Biowissenschaften; Biologie::572 Biochemie
dc.title
Proteomics studies of Halomonas salina and a new moderately halophilic
bacteria living in saltern areas
dc.contributor.contact
aydandilgimen@gmail.com
dc.contributor.firstReferee
Prof.Dr. Brigitte Wittmann-Liebold
dc.contributor.furtherReferee
Prof.Dr. Volker A. Erdmann
dc.date.accepted
2008-10-08
dc.date.embargoEnd
2008-10-10
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000005580-9
dc.title.translated
Proteomanalyse bei Halomonas salina und eine neue gemäßigt halophile
Bakterienspezies aus Hochsalzhabitaten
de
refubium.affiliation
Biologie, Chemie, Pharmazie
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000005580
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000004490
dcterms.accessRights.dnb
free
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open access