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Function and localization of ParA ATPase like MinD in methanogenic archaea
Sharanya Sridhara
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Molecular Biology
Betreuer*in
Simon Karl-Maria Rasso Rittmann
Mitbetreuer*in
Nika Pende
DOI
10.25365/thesis.80415
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-12515.02919.327462-6
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Die Zellteilung bei Archaeen ist bemerkenswert vielfältig und kombiniert bakterielle und eukaryotische Mechanismen. Viele Euryarchaeota verwenden das Tubulin-Homolog FtsZ um sich zu teilen, und außerdem kodieren sie MinD. MinD ist eine Walker-Typ-ATPase, die mit dem bakteriellen Min-System und der ParA-Superfamilie phylogenetisch verwandt ist. In Bakterien reguliert das MinCDE-System FtsZ negativ und ermöglicht so seine Polymerisierung in der Zellmitte während der Teilung. Die Funktion von MinD wurde in Archaea noch nicht aufgeklärt. In dieser Studie wurde die Rolle von MinD in zwei methanogenen Archaeen, Methanobrevibacter smithii und Methanopyrus kandleri, untersucht. Beide haben ein auf FtsZ-basierendes Teilungssysteme und kodieren mehrere MinD-Homologe. Ziel war es zu testen, ob archaeales MinD wie in Bakterien bei der Positionierung von FtsZ fungiert oder stattdessen als ParA-ähnliche ATPase wirkt, die an chromosomassoziierten Prozessen beteiligt ist. Biochemische Assays zeigten, dass MinD aus beiden Organismen eine aktive ATPase ist. Immunmarkierung und quantitative Bildanalyse zeigten, dass MinD nicht als negativer Regulator von FtsZ fungiert. Stattdessen zeigte MinD während des Zellzyklusverlaufs räumliche Assoziation mit dem Nukleoid. In-silico-Analysen und elektrophoretische Mobilitätsverschiebungsassays deuteten auf die Fähigkeit hin DNA zu binden, und Co-Immunpräzipitation identifizierte Interaktionspartner, die angereichert an DNA- und RNA-assoziierten Proteinen waren. Zusammen stützen diese Ergebnisse ein Modell, in dem sich MinD in methanogenen Archaeen funktionell von bakteriellem MinD unterscheidet und enger mit der Chromosomenbiologie als mit der Positionierung der Teilungsebene verbunden ist. Als separater Teil meiner Masterarbeit wurde die Rolle von SepF in M. kandleri untersucht. In Archaea ist SepF der Anker des FtsZ-Rings. Immunmarkierung und quantitative Bildanalyse zeigten, dass SepF in M. kandleri mit FtsZ co-lokalisiert, was auf seine Rolle bei der FtsZ-Ankerung hinweist.
Abstract
(Englisch)
Archaeal cell division displays remarkable diversity, combining bacterial and eukaryotic like mechanisms. Many euryarchaeal lineages divide using the tubulin homolog FtsZ and also encode MinD. MinD is a deviant Walker-type ATPase related to the bacterial Min system and the ParA superfamily. In bacteria, the MinCDE system is negatively regulating FtsZ, thereby allowing for its placement at mid cell during division. However, the function of archaeal MinD remains poorly understood. In this study, the role of MinD was investigated in two methanogenic archaea, Methanobrevibacter smithii and Methanopyrus kandleri, both of which encode FtsZ-based division systems and multiple MinD homologs. We tested whether archaeal MinD functions in FtsZ positioning, as in bacteria, or instead acts as a ParA-like ATPase involved in chromosome associated processes. Biochemical assays demonstrated that MinD from both organisms is an active ATPase. Immunolabelling and quantitative image analysis showed that MinD does not function as a negative regulator of FtsZ placement. Instead, MinD displayed spatial associations with the nucleoid during cell-cycle progression. In silico prediction and electrophoretic mobility shift assays indicated DNA-binding capacity and co-immunoprecipitation identified interaction partners enriched for DNA and RNA associated proteins. Together, these results support a model in which MinD in methanogenic archaea is functionally distinct from bacterial MinD and is more closely associated with chromosome biology than with division site positioning. As a separate part of my thesis, the role of SepF in M. kandleri was investigated. In archaea SepF is the anchor of FtsZ division ring. Immunolabelling and quantitative image analysis showed that SepF co-localizes with FtsZ in M. kandleri, pointing to its role in FtsZ-anchoring.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Archaea Methanogene Zellbiologie Chromosomenbiologie
Autor*innen
Sharanya Sridhara
Haupttitel (Englisch)
Function and localization of ParA ATPase like MinD in methanogenic archaea
Publikationsjahr
2026
Umfangsangabe
67 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Simon Karl-Maria Rasso Rittmann
Klassifikation
30 Naturwissenschaften allgemein > 30.99 Naturwissenschaften allgemein. Sonstiges
AC Nummer
AC17784670
Utheses ID
79579
Studienkennzahl
UA | 066 | 865 | |