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Thomas Karsch:

Evolution mitochondrialer Gene

Strukturanalyse von Gruppe I Intronen im Chondriom des Ascomyceten Podospora anserina

[Evolution of mitochondrial genes]

1988. 112 Seiten, 21 Abbildungen, 4 Tabellen, 2 Abb. im Anhang, 14x22cm, 300 g
Language: Deutsch

(Bibliotheca Mycologica, Band 124)

ISBN 978-3-443-59025-3, brosch., price: 31.00 €

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Contents

Inhaltsbeschreibung top ↑

In der vorliegenden Arbeit werden Untersuchungen zur Struktur von Gruppe I Intronen aus zwei diskontinuierlich organisierten Genen der mitochondrialen DNA des Ascomyceten Podospora anserina vorgestellt. Die Ermittlung und Auswertung der Nukleotidsequenzen des Genes für die Untereinheit I der Cytochrom c Oxidase (COI) sowie des Cytochrom b Genes (Cytb) führte kurzgefaßt zu folgenden Ergebnissen:
1.) Im COI-Gen wurden aus zwei getrennten Regionen DNA-Sequenzen im Umfang von insgesamt 3,2 kb bestimmt. Die Analyse dieser Sequenzen führte zur Identifizierung von drei Exonen und zur exakten Lokalisierung von fünf Intronen. Für drei Intronen wurden Modelle der möglichen RNA-Sekundärstrukturen aufgestellt, deren konservierter Bau auf eine Beteiligung an der Exzision der Intronen aus dem primären Transkriptionsprodukt schließen läßt. Die von den drei Intronen codierten Polypeptide könnten als RNA-Maturasen die Kontrolle der Expression des COI-Genes beeinflussen.
2.) Die Organisation des Cytochrom b Genes wurde weitgehend aufgeklärt. Dieses Gen hat eine Größe von ca. 4,7 kb und enthält mindestens drei Exonen und zwei Intronen der Gruppe I. In den ermittelten Nukleotidsequenzen von insgesamt 3,4 kb sind zum einen ca. 72% der proteincodierenden Gesamtsequenz ab dem AUG-Startcodon enthalten. Zum anderen können aus den offenen Leserahmen von zwei Intronen Polypeptidsequenzen abgeleitet werden, deren Funktion bisher fraglich ist.
3.) Aus den Daten zur Struktur und Lokalisation sowie zum Codongebrauch der sequenzierten Intronen ergeben sich ferner Indizien, die auf eine Transposition von Intronen zwischen den Mitochondrien verschiedener Pilze schließen lassen.
Neben diesen Ergebnissen molekularbiologischer Untersuchungen wird in der Arbeit ein Computerprogramm vorgestellt, das speziell zur vergleichenden Analyse von Hydropathieprofilen entwickelt wurde.

Inhaltsverzeichnis top ↑

. Einführung 1
A) "Computergenome" 2
B) Genom- und Genorganisation der mitochondrialen DNA 4
1. Kontinuierliche und diskontinuierliche Gene 5
2. Struktur und Klassifizierung mitochondrialer Intronen 6
3. Funktion mitochondrialer Intronen 10
a) RNA-Spleißen 10
b) Weitere Funktionen 16
C) Intronen in der Evolution mitochondrialer Gene 21
1. Exon shuffling 22
2. Der Ursprung von Intronen 23

II. Problemstellung 27
III. Material und Methoden 31
IV. Ergebnisse 35
A) Strukturanalyse interner Regionen des COI-Genes 35
1. Klonierung von mtDNA-Fragmenten 35
2. DNA-Sequenzbestimmung 37
3. Strukturelle Organisation der Intronen 7, 8 und 9 im COI-Gen 45
B) Strukturanalyse des Cytochrom b Genes 49
1 Klonierung von mtDNA-Fragmenten 49
2. DNA-Sequenzbestimmung des 5'-Endes und einer
internen Region des Cytochrom b Genes 50
C) Analyse von Hydropathieprofilen 57
1 Entwicklung eines Computerprogrammes zur
vergleichenden Analyse von Hydropathieprofilen 57
2. Das Cytochrom b ist durch ein charakteristisches
Hydropathieprofil gekennzeichnet 58
V. Diskussion 60
A) Struktur und Funktion der Intronen 60
1 Konsensussequenzen 60
2. Die Intronen des COI-Genes 62
a) Introntunktionen 62
b) Erfolgt die proteolytische Spaltung von
Maturase-PräRursoren an der mitochondrialen Membran? 66
3. Die Intronen des Cytochrom b Genes 68
a) Organisation des Cytb Genes 68
b) Homologie zwischen den Cytb-Intronen und anderen Intronen 70
B) Indizien für die Transposition von Intronen 71
1. Codongebrauch 71
2. Lokalisation von Intronen 72
3. Enthält das Intron 7 im COI-Gen Reste eines Transposons? 75
4. Rekombination zwischen Intronen? 76
VI. Zusammenfassung 80
VII. Literaturverzeichnis 82
VIII. Anhang 94
A) Restriktionskarten 94
1. Restriktionskarte des COI-Genes im Bereich 94
das EcoRI/11-Fragmentes
2. Restriktionskarte einer 3'-gelegenen Region des Cytb-Genes 94
B) Quellcode des Programmes HYPRO zur vergleichenden 95
Analyse von Hydropathieprofilen
C) Vorveröffentlichungen 112
V. Diskussion 60
A) Struktur und Funktion der Intronen 60
1. Konsensussequenzen 60
2. Die Intronen des COI-Genes 62
a) Introntunktionen 62
b) Erfolgt die proteolytische Spaltung von
Maturase-PräRursoren an der mitochondrialen Membran? 66
3. Die Intronen des Cytochrom b Genes 68
a) Organisation des Cytb Genes 68
b) Homologie zwischen den Cytb-Intronen und anderen Intronen 70
B) Indizien für die Transposition von Intronen 71
1. Codongebrauch 71
2. Lokalisation von Intronen 72
3. Enthält das Intron 7 im COI-Gen Reste eines Transposons? 75
4. Rekombination zwischen Intronen? 76
VI. Zusammenfassung 80
VII. Literaturverzeichnis 82
VIII. Anhang 94
A) Restriktionskarten 94
1. Restriktionskarte des COI-Genes im Bereich das EcoRI/11-Fragmentes 94
2. Restriktionskarte einer 3'-gelegenen Region des Cytb-Genes 94
B) Quellcode des Programmes HYPRO zur vergleichenden
Analyse von Hydropathieprofilen 95
C) Vorveröffentlichungen 112