Accessory subunits of complex I from Yarrowia lipolytica [Elektronische Ressource] / von Albina Abdrakhmanova

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• Publié par: goethe_universitat_frankfurt_am_main
• Publié le: 01 janvier 2005
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Extrait

Accessory subunits of complex I from
Yarrowia lipolytica


Dissertation
zur Erlangung des Doktorgrades
der Naturwissenschaften





vorgelegt beim Fachbereich chemische und pharmazeutische Wissenschaften
der Johann Wolfgang Goethe Universität
in Frankfurt am Main


von
Albina Abdrakhmanova
aus Almenevo (Russland)




Frankfurt am Main 2005
(D30)























Von Fachbereich chemische und pharmazeutische Wissenschaften der
Johann Wolfgang Goethe Universität als Dissertation angenommen.


Dekan : Prof. Schwalbe

Gutachter : Prof. B. Ludwig
Prof. U. Brandt


Datum der Disputation : .......................................


















Моим Родителям Посвящается...

Teile der vorliegenden Arbeit wurden veröffentlicht:

A. Abdrakhmanova, V. Zickermann, M. Bostina, M. Radermacher, H. Schägger, S. Kerscher
and U. Brandt. 2004. Subunit composition of mitochondrial complex I from the yeast
Yarrowia lipolytica. Biochim. Biopys. Acta, 1658:148-156.

Ulrich Brandt, Albina Abdrakhmanova, Volker Zickermann, Alexander Galkin, Stefan Dröse,
Klaus Zwicker and Stefan Kerscher. 2005. Structure/ Function Relationships in Mitochondrial
Complex I of the Strictly Aerobic Yeast Yarrowia lipolytica. Biochem. Soc. Trans, in press.

A. Abdrakhmanova, K. Zwicker, S. Kerscher, V. Zickermann and U. Brandt. 2005. Mutation
and analysis of the NADPH binding site of the accessory 39 kDa subunit of complex I. In
preparation.

A. Abdrakhmanova, K. Dobrynin, K. Zwicker, S. Kerscher and U. Brandt. 2005. Rhodanese
is tightly associated with complex I from Yarrowia lipolytica, but not required for iron-sulfur
cluster assembly. Submitted.


Weitere Publikationen, die während der Promotionszeit veröffentlicht wurden:


Waletko A, Zwicker K, Abdrakhmanova A, Zickermann V, Brandt U, Kerscher S. 2005.
Histidine 129 in the 75-kDa subunit of mitochondrial complex I from Yarrowia lipolytica is
not a ligand for [Fe4S4] cluster N5 but is required for catalytic activity. J Biol Chem.,
280:5622-5625.

Kerscher S, Benit P, Abdrakhmanova A, Zwicker K, Rais I, Karas M, Rustin P, Brandt U.
2004. Processing of the 24 kDa subunit mitochondrial import signal is not required for
assembly of functional complex I in Yarrowia lipolytica. Eur J Biochem., 271:3588-3595.

Die vorliegende Arbeit wurde in der Zeit von April 2002 bis Juni 2005 am Institut für
Biochemie I – Molekulare Bioenergetik des Gustav Embden - Zentrums der Biologischen
Chemie des Universitätsklinikums der Johann Wolfgang Goethe - Universität in Frankfurt
am Main unter Anleitung von Prof. Dr. Ulrich Brandt durchgeführt.

Herrn Prof. Dr. Ulrich Brandt danke ich herzlich für die Überlassung des Themas und reges
Interesse am Fortgang der Arbeit, sowie für zahlreiche Diskussionen, die zum Erfolg der
Arbeit beigetragen haben.

Herrn Prof. Dr. Bernd Ludwig möchte ich für die Übernahme der externen Betreuung
danken, die es mir ermöglichte, diese Arbeit am Institut für Biochemie I durchzuführen.

Mein weiterer Dank gilt:
Herrn Dr. Volker Zickermann und Herrn Dr. Stefan Kerscher für die stete Unterstützung in
wissenschaftlichen Fragestellung und Diskussionsbereitschaft, sowie für das kritische Lesen
dieser Arbeit,
Herrn Prof. Dr. Hermann Schägger für die Unterstützung in der Gelelektophorese und für
die ständige Diskussionsbereitschaft,
Herrn Dr. Klaus Zwicker für die Aufnahme der EPR-Spektren und für die Lösung
technischer Probleme rund um die HPLC-Anlage,
Frau Dipl.- Ing. Gudrun Beyer für die exzellente praktische Hilfe im molekularbiologischen
Bereich,
Frau Jolanta Maria Brzoska für die Fermentierung und Mitochondrienpräparationen,
Herrn Dr. Alexander Galkin und Frau Dr. Ilka Wittig für die kritische Durchsicht des
Manuskripts,
Herrn Prof. Michael Karas für den Zugang zu der MALDI-TOF-Anlage mit der die MS-
Untersuchungen durchgeführt wurden,
Frau Dr. Ute Bahr und Herrn Isam Rais für die Einführung in der Welt der
Massenspektrometrie,
Meinen Mitdoktoranden Ljuban Grgic, Aurelio Garofano, Andrea Eschemann, Anke Stroh
für die wissenschaftliche und moralische Unterstützungen,
Frau Maja Aleksandra Tocilescu für die Hilfe beim Schreiben des deutschen Textes,

Allen Kollegen für die gute Zusammenarbeit, die vielen Hilfeleistungen und Diskussionen,
sowie für die freundliche und lockere Arbeitsatmosphäre, die meinen Aufenthalt am Institut
angenehm begleiteten.
Meinen Freunden gilt mein besonderen Dank für die moralische Unterstützung, sowie für
das kritische Lesen dieser Arbeit und zahlreichenden wissenschaftlichen Diskussionen.
Ganz besonders herzlich möchte ich mich bei meinen Eltern bedanken, deren
immerwährende Liebe und Unterstützung mir auf meinem Weg stets geholfen haben.

CONTENTS
TABLE OF CONTENTS

1 INTRODUCTION.......................................................................................... 1
1.1 Mitochondrial Respiratory Chain............................................................................... 1
1.2 Mitochondrial Complex I........................................................................................... 2
1.2.1 Accessory subunits of complex I ....................................................................... 6
1.3 Biogenesis of complex I............................................................................................. 8
1.4 The 39 kDa subunit of complex I............................................................................. 10
1.5 Yarrowia lipolytica as a Model Organism ............................................................... 12
1.6 Complex I from Yarrowia lipolytica........................................................................ 14
1.7 Proteomic analysis of complex I .............................................................................. 14
1.8 Goals of this Study ................................................................................................... 17
1.8.1 The determination of the subunit composition of complex I from
Y. lipolytica....................................................................................................... 17
1.8.2 Mutagenesis of 39 kDa subunit of complex I .................................................. 17
2 MATERIALS AND METHODS ..................................................................19
2.1 Materials................................................................................................................... 19
2.1.1 Chemicals......................................................................................................... 19
2.1.2 Inhibitors .......................................................................................................... 19
2.1.3 Media and Solutions......................................................................................... 20
2.1.4 Strains............................................................................................................... 21
2.1.5 Plasmids ........................................................................................................... 21
2.1.6 Antibodies ........................................................................................................ 22
2.1.7 Instruments....................................................................................................... 22
2.1.8 Software 24
2.2 Methods of Molecular Biology / Gene Technology................................................. 25
2.2.1 Deletion strain of NUEM (∆nuem) .................................................................. 25
2.2.2 DNA Gel Electrophoresis................................................................................. 25
2.2.3 Fill-in Reaction of 5`-Overhang....................................................................... 25
2.2.4 DNA-Vector Dephosphorylation ..................................................................... 25
I CONTENTS
2.2.5 Phosphorylation of PCR-Products ................................................................... 25
2.2.6 DNA Extraction from Agarose Gels ................................................................ 26
2.2.7 Ligation ............................................................................................................ 26
2.2.8 Making of Electro-Competent Escherichia coli Cells ..................................... 26
2.2.9 Transformation into Escherichia coli (electro-competent cel