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KOBRA - Dokumentenserver der Universität Kassel  → Fachbereiche  → FB 10 / Mathematik und Naturwissenschaften  → Institut für Biologie  → Fachgebiet Entwicklungsgenetik  → Dissertationen 

Please use this identifier to cite or link to this item: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:hebis:34-746

Title: Molecular studies on a Dictyostelium homolog of the tafazzin gene, the cause of Barth syndrome in humans
Authors: Chen, Ying
???metadata.dc.subject.swd???: Dictyostelium discoideumGenexpression
???metadata.dc.subject.ddc???: 570 - Biowissenschaften, Biologie (Life sciences)
Issue Date: 11-Nov-2003
Abstract: Der eukaryotische Mikroorganismus Dictyostelium discoideum lebt als einzellige Amöbe solange ausreichende Nahrungsressourcen zur Verfügung stehen. Sobald Nahrungsmangel eintritt, entwickeln sich die Zellen von einem einzelligen zu einem mehrzelligen Zustand, der mit einem multizellulären Fruchtkörper abschließt. Dieser Prozess wird durch eine Reihe aufeinanderfolgender Signale organisiert, die eine differentielle Genexpression regulieren. Die Gene der Discoidin I Familie gehören zu den Ersten, die im Laufe des Wachstums-Differenzierungs-Übergangs (engl. GDT) aktiviert werden. Sie eignen sich daher vorzüglich als Marker für den Beginn der Entwicklung. Mit Hilfe einer REMI-Mutagenese und Discoidin I als molekularem Marker sind verschiedene Komponenten des Wachstums-Differenzierungs-Übergangs in unserer Arbeitsgruppe identifiziert worden (Zeng et al., 2000 A und B; Riemann und Nellen, persönliche Mitteilung). Mit demselben Ansatz wurde in der vorliegenden Arbeit eine REMI-Mutante identifiziert, die eine Fehl-Expression von Discoidin zeigte und einen axenischen Wachstumsdefekt bei 15 °C aufwies. Das Gen wurde als Homolog zum humanen Tafazzin-Gen identifiziert. Dieses Gen wurde zur Rekonstruktion des Phänotyps über homologe Rekombination erneut disruptiert, was wie erwartet zu dem zuerst beschriebenen Phänotyp führte. Folgerichtig ergab eine Überexpression des Gens in den Mutanten eine Komplementation des Phänotyps. Immunfluoreszenz-Experimente zeigten eine mitochondriale Lokalisation des Dictyostelium discoideum Taffazzin Proteins. Dass ein mitochondriales Protein in Zusammenhang mit dem Wachstums-Differenzierungs-Übergang steht, ist ein unerwarteter Befund, der aber als Hinweis darauf gewertet werden kann, dass Mitochondrien einen direkten Einfluss auf die entwicklungsspezifische Signaltransduktion ausüben. Die Taffazzin Disruptions-Mutante in Dictyostelium führte zu einem abnormalen Cardiolipin Metabolismus. Dieses Phospholipid ist ein charakteristischer Bestandteil der inneren Mitochondrienmembran und für die Funktion verschiedener Enzyme erforderlich. Unsere vorläufigen Analysen des Phospholipid-Gehalts zeigten Übereinstimmung mit Daten von Patienten mit Barth-Syndrom, einer humanen Erkrankung, bei der das Taffazzin-Gen Mutationen aufweist, und mit Hefe-Mutanten dieses Gens. Dies zeigt den Wert von Dictyostelium discoideum als einen weiteren Modelorganismus zur Untersuchung des Barth-Syndroms und zur Erprobung möglicher Therapieansätze.Dictyostelium discoideum, a eukaryotic microorganism, exists as free-living amoeba as long as a food supply is available. When starved, the cells undergo a transition from single cell amoebae to a multicellular organism that finally develops into multicellular fruiting bodies. This process is organised by various signals which regulate the differential expression of genes. The discoidin I gene family is among the first to be activated at the growth-differentiation-transition (GDT) and thus serves as an excellent marker for the onset of differentiation. By using REMI mutagenesis and the discoidin I gene family as a molecular marker, several GDT signal components have been investigated in this laboratory (Zeng et al., 2000 A and B; Riemann and Nellen, unpublished data). In this work, a Dictyostelium discoideum REMI mutant, which was disrupted in the human tafazzin homologue and resulted in mis-expression of discoidin and an axenic growth defect at 15°C, was found by the same approach. The tafazzin gene was disrupted again by homologous recombination and the initial mutant phenotypes were reconstructed in the secondary gene disruption strains. Moreover, overexpression of tafazzin complemented the mutant phenotypes. Immunofluorescence experiment indicated that the Dictyostelium discoideum tafazzin was mitochondria associated. Although the linkage between a putative GDT signal component and the mitochondrial protein was unexpected, our preliminary finding added at least one more example for the concept that mitochondria may be directly involved in the signal transduction. In Dictyostelium discoideum, tafazzin disruption led to an abnormal metabolism of cardiolipin, which is the characteristic phospholipid of the mitochondrial inner membrane and is required for the function of several mitochondrial enzymes. Our preliminary phospholipid result is consistent with that from human Barth syndrome patients whose tafazzin gene was mutated and from yeast gene disruption strain. They strongly suggest that Dictyostelium discoideum could be another model organism for the study and therapy of human Barth syndrome.
URI: urn:nbn:de:hebis:34-746
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