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Transcriptomic analysis of Deinococcus spp. after low earth orbit exposure outside of the ISS for 3 years
Natalie Özgen
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Genetik und Entwicklungsbiologie
Betreuer*in
Hans-Jürgen Busse
DOI
10.25365/thesis.70237
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-11184.94763.986735-9
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Deinococcus radiodurans besitzt eine Reihe von genetischen und metabolischen Besonderheiten, die das Überleben selbst unter extremen Lebensbedingungen ermöglichen. Die molekularen Mechanismen seiner Resilienz allerdings weitgehend unerforscht. Um seine Reaktion auf Weltraumstress zu erforschen, wurden während der Tanpopo Mission dehydrierte Proben 3 Jahre lang außerhalb der ISS gelagert. Danach wurde nach 5 beziehungsweise 15 Stunden Erholung eine Transkriptions-analyse durchgeführt und mit Kontrollproben verglichen, die auf der Erde verblieben.
Nach 5 Stunden Erholung fand man vor allem hochregulierte Gene vor, die für Transporter Proteine, Sauerstoffradikal-Abbau Proteine wie z.B. SodC und Enzyme des Basen-Exzisonsreparatur Mechanismus kodieren. Überaschenderweise wies der Organismus allerdings keine relative Überexpression der Enzyme des RecFOR DNA-Reparatur Mechanismus auf. Des Weiteren fand man Überexpression von Transkriptionsfaktoren, die GGDEF-Domänen enthalten, eine regulatorische Domäne, die zur Bildung des Signal-Moleküls zyklisches diGMP beiträgt. Dies deutet darauf hin, dass diese „second-messenger“ Signal-Moleküle vermutlich eine wichtige Rolle bei der Einleitung der transkriptionellen Stressreaktion gespielt haben. Außerdem enthielten viele der un-charakterisierten, hochregulierten Gene Domänen intrinsisch ungeordneter Proteine, welche sich durch das Fehlen einer 3D-Struktur auszeichnen und deren Aufgaben in der Weiterleitung von Signalen und dem Schutz von Proteinen vermutet werden. Zellen, welche 15 Stunden lang anwuchsen, zeichneten sich vor allem durch Hochregulierung von Peptid-transportern und Proteasen aus. Dies deutet darauf hin, dass erhöhte proteolytische Aktivität vermutlich eine tragende Rolle für die Zell-Reparatur nach der ISS-Exponierung spielt.
Abstract
(Englisch)
Deinococcus radiodurans exhibits metabolic and genetic features that enables the survival under extreme conditions. However, the underlying molecular mechanism of its resilience are poorly understood. To understand how it reacts to outer space exposure, dried cells were exposed to low earth orbit conditions on the outside of the ISS for 3 years in the curse of the Tanpopo mission. Subsequently, a transcriptomic analysis of the0 samples was conducted 5 and 15 hours after cell revival and compared to control samples that stayed on earth for the same amount of time.
After 5 hours of revival, several genes encoding for transporters, radical oxygen species scavengers like SodC as well as enzymes of the base excision repair pathway experienced highly significant upregulation. Unexpectedly, relative upregulation of the RecFOR DNA repair pathway was not a defining feature of the ISS induced stress response. Furthermore, many of the upregulated transcriptional regulators contained GGDEF domains, domains that induce the synthetization of the second messenger cyclic diGMP. This indicates that the transcriptional response was largely facilitated by second messenger mediated signalling. Interestingly, many of the uncharacterized upregulated transcripts contained intrinsically disordered protein domains which lack a 3D-structure. They are proposed to act in signaling pathways and as protective protein chaperons. Finally, cells revived for 15 hours displayed high transcriptional upregulation of peptide transporters and proteases, suggesting that elevated proteolytic activity is pivotal for cell recovery after ISS exposure.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Deinococcus ISS low earth orbit RNA sequencing transcription astrobiology extremophile outer space microbiology gene expression
Schlagwörter
(Deutsch)
Deinococcus ISS Erdumlaufbahn RNA-seq/ transkription Astrobiologie Extremophile Weltraum Mikrobiologie /Genexpression
Autor*innen
Natalie Özgen
Haupttitel (Englisch)
Transcriptomic analysis of Deinococcus spp. after low earth orbit exposure outside of the ISS for 3 years
Paralleltitel (Deutsch)
Transkriptomanalyse von Deinococcus spp. nach drei Jahren Exposition auf niedriger Erdumlaufbahn außerhalb der ISS
Publikationsjahr
2021
Umfangsangabe
84 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Hans-Jürgen Busse
AC Nummer
AC16466249
Utheses ID
60204
Studienkennzahl
UA | 066 | 877 | |