Einfluss verschiedener Lipidstoffwechselwege auf die Entwicklung von Dictyostelium discoideum
| dc.contributor.corporatename | Kassel, Universität Kassel, Fachbereich Mathematik und Naturwissenschaften, Institut für Biologie | ger |
| dc.contributor.referee | Maniak, Markus (Prof. Dr.) | |
| dc.contributor.referee | Herberg, Friedrich W. (Prof. Dr.) | |
| dc.date.accessioned | 2024-06-24T10:54:08Z | |
| dc.date.available | 2024-06-24T10:54:08Z | |
| dc.date.issued | 2024 | |
| dc.identifier | doi:10.17170/kobra-2024061010309 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/123456789/15876 | |
| dc.language.iso | ger | |
| dc.relation.haspart | doi:10.1242/bio.052126 | |
| dc.rights | Urheberrechtlich geschützt | |
| dc.rights.uri | https://rightsstatements.org/page/InC/1.0/ | |
| dc.subject.ddc | 570 | |
| dc.subject.swd | Lipidstoffwechsel | ger |
| dc.subject.swd | Dictyostelium discoideum | lat |
| dc.subject.swd | Sphärosom | ger |
| dc.title | Einfluss verschiedener Lipidstoffwechselwege auf die Entwicklung von Dictyostelium discoideum | ger |
| dc.type | Dissertation | |
| dc.type.version | publishedVersion | |
| dcterms.abstract | In den meisten Organismen spielen Lipid Droplets (LDs) eine positive Rolle beim Überleben einiger Stress-Bedingungen wie Nahrungsmangel. Axenisch wachsende D. discoideum haben keine LDs, sie sind „lean cells“, aber nach der Zugabe von 200 μM Palmitinsäure (PA) zum Kulturmedium synthetisieren die Zellen nach 3 h hunderte von LDs und werden zu „fat cells“. Überraschenderweise sterben die fat cells während der Nahrungsmangel-induzierten Entwicklung ab und bilden daher kaum Sporen. Neben dem Hauptneutrallipid Triacylglycerol (TAG) enthalten die PA-induzierten LDs in D. discoideum auch Monoalkydiacylglycerol (MDG). In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass diese Neutrallipide bis Mitte der Entwicklung deutlich degradiert werden, parallel zu einer erhöhten PA-unabhängigen Sterolester (SE)-Synthese. Es existiert jedoch keine Korrelation zwischen Lipiddegradation und cAMP-Signalisierung bzw. Sporenbildung. Die Effizienz der Sporenbildung von Mutanten mit reduziertem SE bzw. MDG-Gehalt zeigt, dass die Störung der Entwicklung von fat cells hauptsächlich durch TAG beeinflusst wird. Zur Untersuchung des Einflusses von erhöhter TAG-Konzentration wurden so genannte „obese cells“ durch längere Inkubation mit PA (16 h) generiert. Diese Zellen sind, trotz einer erneuten PA-Fütterung für 3 h „obese +PA“ und einem höheren TAG-Gehalt als in fat cells, in der Lage normal zu sporulieren. Basierend auf der Lipidanalyse und RNA-Sequenzierung von lean, fat und obese +PA cells wird vermutet, dass eine Akkumulation von Palmitoyl-CoA, einem TAG-Vorläufermolekül, während der vollbelasteten TAG-Synthese die Eliminierung von fat cells in der Entwicklung verursacht. obese cells hingegen sind darauf eingestellt, diese Akkumulation durch Verteilung auf verschiedenen Stoffwechselwege wie Neutral- und Phospholipidsynthese bzw. β-Oxidation zu reduzieren. In D. discoideum wird die β-Oxidation in den Peroxisomen initiiert und kann durch das Fehlen des einzigen AcaaI-Kandidaten gehemmt werden, nicht aber durch das Deaktivieren des PA-regulierten acox aufgrund einer kompensatorischen Wirkung. Erhöhte Akkumulation von Palmitoyl-CoA in fat cells durch beeinträchtigte β-Oxidation (acaaI-) bzw. durch die Überexpression von FcsA (fcsA+) verschärft tatsächlich den Sporulationsdefekt. Dahingegen weisen die obese fcsA+ und acaaI- im Vergleich zum obese WT einen stärkeren Einbau von Palmitoyl-CoA in TAG auf. Deshalb konnte die Sporenbildung in obese +PA fcsA+, die Palmitoyl-CoA durch β-Oxidation auch abbauen können, vollständig gerettet werden. Aufgrund der blockierten β-Oxidation In den obese +PA acaał konnte die Sporulation nur teilweise wiederhergestellt werden. | ger |
| dcterms.abstract | In most organisms, lipid droplets (LDs) play a positive role in withstanding some stress conditions such as nutrient deprivation. Axenically growing D. discoideum that do not contain LDs are “lean cells”. After the addition of 200 μM palmitic acid (PA) to the cultivation medium, the cells are then able to synthesize hundreds of LDs within 3 h and become "fat cells". Surprisingly, the fat cells die during the starvation-induced development and therefore mostly fail to build spores. In addition to the main neutral lipid triacylglycerol (TAG), the PA-induced LDs in D. discoideum contain also monoalkydiacylglycerol (MDG). This thesis shows, that both neutral lipids are significantly degraded until mid-development, in parallel with a PA-independent increase in sterol ester (SE) synthesis. However, there is no correlation between lipid degradation and cAMP signaling or spore formation. The sporulation behaviour of mutants with reduced SE or MDG content indicates that failure in development of fat cells is mainly influenced by TAG. To investigate the effect of higher TAG concentration, the so-called obese cells were generated by longer incubation with PA (16 h). These cells are still capable to undergo normal sporulation despite an additional PA feeding for 3 h “obese +PA” and an even higher TAG content than in fat cells. Based on lipid analysis and RNA sequencing of lean, fat and obese +PA cells it was suggested, that the elimination of fat cells in development is caused by the accumulation of palmitoyl-CoA, a TAG-precursor, during excessive TAG-synthesis. However, obese cells are adapted to reduce this accumulation by distributing the metabolite to different metabolic pathways such as neutral- and phospholipid-synthesis or β-oxidation. In D. discoideum, the β-oxidation is initiated in the peroxisomes and can be inhibited by the lack of the single candidate for AcaaI, but not by deactivating the PA-regulated acox due to genetic compensation. Indeed, the increased accumulation of palmitoyl-CoA in fat cells by inhibiting β-oxidation (acaaI-) or by overexpressing FcsA (fcsA+) exacerbates the sporulation defect. In contrast, obese fcsA+ und acaaI- show a stronger incorporation of palmitoyl-CoA in TAG as compared to obese WT. Therefore, the sporulation was completely rescued in obese +PA fcsA+, which are also able to degrade palmitoyl-CoA by β-oxidation. The sporulation of obese +PA acaał was only partially restored due to the blocked β-oxidation. | eng |
| dcterms.accessRights | open access | |
| dcterms.creator | Abou Hasna, Bassam | |
| dcterms.dateAccepted | 2024-05-06 | |
| dcterms.extent | XIII, 232 Seiten | |
| kup.iskup | false | |
| ubks.epflicht | true |