dc.contributor.author
Noack, Steffi
dc.date.accessioned
2018-06-08T00:29:47Z
dc.date.available
2007-05-14T00:00:00.649Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/12015
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-16213
dc.description
Titel, Abkürzungen und Inhaltsverzeichnis
Einleitung
Material und Methoden
Ergebnisse
Diskussion
Zusammenfassung
Literaturverzeichnis
Publikationen
Erklärung
dc.description.abstract
Phytochrome sind Photorezeptoren mit einem Bilin-Chromophor, bei denen rotes
Licht eine Konversion zwischen einer Rotlicht-absorbierenden Pr-Form und einer
Dunkelrotlicht-absorbierenden Pfr-Form auslöst. In dem Bodenbakterium
Agrobacterium tumefaciens kommen zwei Phytochrome, Agp1 und Agp2, vor. Diese
besitzen antagonistische Eigenschaften. Agp1 konvertiert im Dunkeln allmählich
von Pfr zu Pr, während bei Agp2 die Pr-Form allmählich in eine Pfr-Form
umgewandelt wird. Die Photokonversion wird durch eine stereochemische Änderung
am Chromophor eingeleitet, die in mehreren Schritten zu einer
Strukturveränderung des Proteins führt. Um die Stereochemie des Chromophors
Biliverdin in der Pr- und Pfr-Form von Agp1 und Agp2 zu untersuchen, wurden 6
verschiedene arretierte Chromophore verwendet. In diesen wurden ausgewählte
Doppel- und Einzelbindungen in einer bestimmten Konfiguration und Konformation
fixiert. Diese Derivate bildeten mit beiden Phytochromen kovalente Addukte mit
charakteristischen spektralen Eigenschaften. Mit Hilfe Protein-analytischer
Methoden wurde gezeigt, dass der Agp1- und Agp2-Chromophor in der Pr-Form die
Stereochemie 5Zs/10Zs/15Za und in der Pfr-Form die Stereochemie 5Ea/10Zs/15Ea
oder 5Za/10Zs/15Ea besitzt. Durch die strukturellen lichtinduzierten
Veränderungen am Chromophor werden Konformations-Änderungen am Protein
eingeleitet. Diese wurden im zweiten Teil der Arbeit am vollständigen Agp1
Protein und verschiedenen Fragmenten von Agp1 untersucht. Dabei konnte gezeigt
werden, dass die Histidin-Kinase von Agp1 eine stabile Dimerisierung des
Moleküls vermittelt. Das M15-Fragment, das nur aus dem Chromophor-Modul
besteht und keine Histidin-Kinase besitzt, kann ebenfalls Dimere bilden, die
nach Verdünnung aber dissoziieren. Es zeigte sich, dass die Interaktion der
Dimeruntereinheiten von M15 in der Pfr-Form stärker war als in der Pr-Form.
Die Konstrukte M20 und M15Δ18N entstanden aus M15 durch die Entfernung der
PHY-Domäne bzw. der ersten 18 N-terminalen Aminosäuren. Beide Fragmente
assemblierten mit Biliverdin und bildeten photoaktive Produkte. Der im
Vergleich zu Agp1 und M15 geringe Extinktionskoeffizient dieser Photoprodukte
ist für eine unvollständige Photokonversion charakteristisch. Mit Limitierter
Proteolyse wurde gezeigt, dass die hinge Region zwischen dem Chromophormodul
und der Histidin-Kinase sowie ein Teil der PHY-Domäne in der Pfr-Form von Agp1
exponiert sind. Die Daten dieser Arbeit resultieren in dem folgenden Modell
für die Photokonversion von Agp1: Die lichtinduzierte Veränderung der
Stereochemie des Chromophors bewirkt eine stärkere Assoziation der
N-terminalen Dimeruntereinheiten und eine Exposition der hinge Region, womit
eine größere Entfernung der Histidin-Kinase-Untereinheiten voneinander und
eine geringere Phosphorylierungsaktivität von Agp1 nach Bestrahlung
einhergehen.
de
dc.description.abstract
Phytochromes are photoreceptors with a bilin chromophore in which light
triggers the conversion between the red-absorbing form Pr and the far-red-
absorbing form Pfr. The soil bacterium Agrobacterium tumefaciens has two
phytochromes, Agp1 and Agp2, with antagonistic properties. In darkness, Agp1
converts slowly from Pfr to Pr, whereas Agp2 converts slowly from Pr to Pfr.
Photoconversion is initiated by a change of the stereochemistry of the
chromophore which induces structural changes of the protein. To understand the
chromophore stereochemistry in the Pr- and Pfr-form of Agp1 and Agp2 six
different synthetic chromophores were used. Selected single and double bounds
of these chromophores were locked in a special conformation or rather
configuration. All locked BV-derivatives formed covalent adducts with Agp1 and
Agp2. These adducts had characteristic spectral properties. As shown by
protein analytical methods the Agp1 and Agp2 chromophore has a 5Zs/10Zs/15Zs
stereochemistry in the Pr-form and a 5Ea/10Zs/15Ea or 5Za/10Zs/15Ea
stereochemistry in the Pfr-form. Stereochemical changes of the chromophore
induce conformational changes of the protein. In the second part of this work
the conformational changes of the protein during chromophore assembly and
photoconversion were analyzed with full-length Agp1 and several truncation
fragments thereof. I found that the C-terminal histidine kinase module of Agp1
mediates stable dimerisation. The fragment Agp1-M15, which comprises the
chromophore module but lacks the histidine kinase module, can also form
dimers, but these dimers may dissociate during dilution. Subunit interaction
was stronger for the far-red absorbing form Pfr than for the red absorbing
form Pr. The fragments Agp1-M20 and Agp1-M15Δ18N are derived from Agp1-M15 by
truncation of the PHY-domain or 18 amino acids from the N-terminus of the
protein, respectively. Both fragments incorporate the chromophore and the
adducts are photoactive. In comparison to Agp1 and M15 these photoproducts
have a rather low extinction coefficient. This is characteristic for
incomplete photoconversion. An intramolecular crosslink which is apparently
formed between the region 9-19 and the PHY-domain shows that both parts of the
protein interact with each other. With limited proteolysis it was found that
the hinge region between the chromophore module and the histidine kinase and a
part of the PHY-domain are exposed in the Pfr-form. The data of this work
result in the following model for photoconversion of Agp1: Light induces
stereochemical changes of the chromophore, which lead to a stronger
association of the N-terminal subunits of the dimer and the exposition of the
hinge region. This results in an increased distance of the histidin kinase
subunits and a lower phosphorylation activity of Agp1 after irradiation.
en
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
photoconversion
dc.subject
stereochemistry
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::540 Chemie::540 Chemie und zugeordnete Wissenschaften
dc.title
Biochemische Untersuchungen mit dem prokaryotischen Phytochrom Agp1 aus
Agrobacterium tumefaciens
dc.contributor.firstReferee
Dr. Tilman Lamparter
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Tina Romeis
dc.date.accepted
2007-03-27
dc.date.embargoEnd
2007-05-29
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000002896-8
dc.title.translated
Biochemical investigations with the procaryotic phytochrome Agp1 from
Agrobacterium tumefaciens
en
refubium.affiliation
Biologie, Chemie, Pharmazie
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000002896
refubium.mycore.transfer
http://www.diss.fu-berlin.de/2007/324/
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000002896
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dcterms.accessRights.openaire
open access