@phdthesis{Looser2010,
  author    = {Looser, Jens},
  title     = {Funktionelle Analyse der Photoaktivierten Adenylatzyklase (PAC) aus Euglena gracilis},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-48283},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {Die Photoaktivierte Adenylatzyklase PAC ist in E. gracilis an der Phototaxis beteiligt und besteht aus den zwei unterschiedlich großen Proteinen PACalpha und PACbeta. Beide besitzen jeweils zwei FAD bindende (BLUF) Dom{\"a}nen F1 und F2 sowie zwei Zyklasedom{\"a}nen C1 und C2. An den Zyklasedom{\"a}nen findet die Umsetzung von ATP in cAMP statt und die BLUF-Dom{\"a}nen werden f{\"u}r die Lichtaktivierung ben{\"o}tigt. F{\"u}r diese Arbeit wurde PAC und Mutanten davon heterolog in Oocyten von Xenopus laevis exprimiert. PAC besitzt bereits im Dunkeln Adenylatzyklaseaktivit{\"a}t, die durch Belichtung erh{\"o}ht werden kann. Die Zunahme der Aktivit{\"a}t erfolgt mit einer Zeitkonstante von unter 100 ms, die Abnahme nach der Belichtung hat eine Zeitkonstante im Bereich von 10ms. Das f{\"u}r die katalytische Umsetzung in allen Klasse III Nukleotidzyklasen ben{\"o}tigte Dimer zweier Zyklasedom{\"a}nen ist in PAC das Dimer aus C1 und C2. Durch Messungen mit PAC-Mutanten, bei denen jeweils eine Zyklasedom{\"a}ne defekt war, konnte gezeigt werden, dass diese Dimerisierung in PACalpha intermolekular auftritt. Ebenso wurde gezeigt, dass ein solches Dimer aus Zyklasedom{\"a}nen von PACalpha und PACbeta bestehen kann. Der Austausch der Zyklasedom{\"a}nen von PACalpha durch Zyklasedom{\"a}nen der Guanylatzyklasen GCY35 und GCY36 aus C. elegans f{\"u}hrte zu einem Verlust der Zyklaseaktivit{\"a}t. Die Proteine wurden aber zumindest teilweise korrekt gefaltet, was durch Dimerbildung mit Knockoutmutanten von PAC in Koexpressionsexperimenten gezeigt werden konnte. Die Fusionsproteine aus PACalpha und den CNG-Kan{\"a}len CNGA2 und OLF f{\"u}hrten in Oocyten zu einer deutlich geringeren Leitwert{\"a}nderung als eine Expression der Einzelproteine. Sowohl bei einer N-terminalen Fusion des Kanals an PAC als auch bei der C-terminalen Fusion war es jeweils der Kanal, der im Fusionsprotein stark gehemmt war. Eine Deletion des C-Terminus von PACalpha f{\"u}hrte zu einem nicht funktionsf{\"a}higen Protein, das auch in Koexpression mit PAC-Knockoutmutanten keine messbare Adenylatzyklaseaktivit{\"a}t zeigte. Wurde die F2-Dom{\"a}ne deletiert, so verlor PAC ebenfalls seine Zyklaseaktivit{\"a}t vollst{\"a}ndig. Die C1-Dom{\"a}ne war aber korrekt gefaltet, was durch eine Koexpression mit PAC-Mutanten gezeigt werden konnte, die in einer ihrer Zyklasedom{\"a}nen defekt waren. Beide Chim{\"a}ren aus PACalpha und PACbeta besaßen Adenylatzyklaseaktivit{\"a}t. Diese war bei der Chim{\"a}re mit dem C-terminalen Teil von PACalpha deutlich h{\"o}her als bei der Chim{\"a}re mit dem C-terminalen Teil von PACbeta, was darauf hindeutet, dass im C-terminalen Teil von PAC der Grund f{\"u}r den Aktivit{\"a}tsunterschied zwischen PACalpha und PACbeta liegt. F{\"u}r die Ver{\"a}nderung der Substratspezifit{\"a}t von einer Adenylat- zu einer Guanylatzyklase waren Mutationen an mindestens drei Aminos{\"a}uren erforderlich. Die ebenfalls hergestellten Einzel- und Doppelmutanten verhielten sich wie der Wildtyp oder hatten eine deutlich eingeschr{\"a}nkte Adenylatzyklaseaktivit{\"a}t. Bei der Tripelmutante PACalpha K250E T319G S329Y war Guanylatzyklaseaktivit{\"a}t nachweisbar, die aber geringer war als die noch vorhandene Adenylatzyklaseaktivit{\"a}t. Die Quadrupelmutante PACalpha K250E D317K T319G S329Y zeigte ebenfalls lichtinduzierbare Adenylatzyklaseaktivit{\"a}t, die ca. 0,3\% der Aktivit{\"a}t der Wildtyp-PACalpha entsprach. Die Guanylatzyklaseaktivit{\"a}t dieser Mutante war ca. dreifach h{\"o}her als deren Adenylatzyklaseaktivit{\"a}t. Somit konnte gezeigt werden, dass sich durch die Mutation weniger einzelner Aminos{\"a}uren die Substratspezifit{\"a}t von PAC von ATP nach GTP verschieben l{\"a}sst.},
  subject      = {Euglena gracilis},
  language  = {de}
}