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Temporal organization of cellular growth in Saccharomyces cerevisiae
Rainer Machne
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Dr.-Studium der Naturwissenschaften Genetik - Mikrobiologie (Stzw)
Betreuer*in
Christoph Flamm
DOI
10.25365/thesis.49275
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-13772.96171.194679-1
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Wenn Bäckerhefe in flüssigem Nährmedium kultiviert wird, stellen
sich oft stabile rhythmische Muster der Atmungsaktivität ein
(metabolische oder Atmungsoszillation). Die Perioden dieser
Oszillation schwanken sehr stark, von 40 min bis 12 h und mehr, aber
werden generell kürzer mit steigender Wachstumsrate. Verschiedene
methodische und biologische Aspekte dieses Phänomens wurden in fünf
Publikationen untersucht, mit einem Schwerpunkt auf periodische Muster
der RNA Transkription und Chromatinstruktur. Dabei wurden bereits
publizierte Daten systematisch miteinander verglichen.
Es zeigt sich ein hoch-konserviertes Programm der Genexpression,
welches in allen Experimenten, unabhängig von der Oszillationsperiode,
zu beobachten ist. Ein Programm in relativ konstantem Zeitrahmen von
30 min bis 1 h startet mit Beginn erhöhter Atmungsaktivität, und führt
von Expression zytoplasmatischer Ribosomen, über
Aminosäuresynthesewege zu Expression mitochondrialer Ribosomen. Das
Ende dieses Zellwachstumsprogramms geht mit Abbau von Speicherzuckern,
transienter Fermentation und, in Zellen die dazu bereit sind,
Einleitung der DNA Replikation einher ("metabolic S-phase
gating"). Dieses Ende liegt an variabler Position innerhalb des
globalen Rahmens der Atmungsoszillation, noch vor oder überlappend mit
der Phase niedriger Atmungsaktivität. In letzterer Phase werden
wiederum Gene des Katabolismus, der Autophagie und der zellulären
Stressantwort exprimiert. Die relative Expression dieser Gengruppen
ändert sich auch in herkömmlicher exponentieller Wachstumsphase, die
also entgegen allgemeiner Annahme nicht als Fließgleichgewicht
betrachtet werden kann, und korreliert generell mit der Wachstumsrate,
was zu einer in vielen Mikroorganismen beobachteten Optimierung der
ribosomalen Biomassefraktion führt. Die Oszillationen `kollabieren'
bei der Wachstumsrate, bei der Fermentation einsetzt; der sogenannte
Crabtree-Effekt, verwandt dem Warburg-Effekt. Mechanistische und
empirische Modelle für die beobachtete Dynamik werden vorgeschlagen.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
baker's yeast chemostat respiratory oscillations metabolic oscillations Crabtree-effect Warburg-effect transcriptome chromatin structure energy metabolism
Schlagwörter
(Deutsch)
Bäckerhefe Chemostat Atmungsoszillation metabolische Oszillation Crabtree-Effekt Warburg-Effekt Transkriptom Chromatinstruktur Nergiemetabolismus
Autor*innen
Rainer Machne
Haupttitel (Englisch)
Temporal organization of cellular growth in Saccharomyces cerevisiae
Paralleltitel (Deutsch)
Zeitliche Organisation des Zellulären Wachstums in Saccharomyces cerevisiae
Publikationsjahr
2017
Umfangsangabe
1 Band (verschiedene Seitenzählungen) : Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Hanspeter Herzel ,
Oliver Ebenhöh
AC Nummer
AC14498548
Utheses ID
43558
Studienkennzahl
UA | 091 | 441 | |