@phdthesis{Brandes2010,
  author    = {Brandes, Nicolas},
  title     = {Oxidative Thiol Modifications in Pro- and Eukaryotic Organisms},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-46542},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {Cystein spielt eine wichtige Rolle in der Biochemie vieler Proteine. Aufgrund der Redox-Eigenschaften und der hohen Reaktivit{\"a}t der freien Thiol-Gruppe sowie dessen F{\"a}higkeit Metallionen zu koordinieren, ist Cystein oft Bestandteil von katalytischen Zentren vieler Enzyme. Zudem lassen sich Cysteine durch reaktive Sauerstoff- und Stickstoffspezies leicht reversibel oxidativ modifizieren. In den letzten Jahren wurde gezeigt, dass Proteine redox-bedingte Thiol-Modifikationen nutzen, um Ver{\"a}nderungen ihrer Aktivit{\"a}t zu steuern. Diese redox-regulierten Proteine spielen eine zentrale Rolle in vielen physiologischen Prozessen. Das erste Ziel meiner Arbeit war die Identifizierung von Stickstoffmonoxid (NO)-sensitiven Proteinen in E. coli. Die redox-bedingten Funktions{\"a}nderungen solcher Proteine erkl{\"a}ren m{\"o}glicherweise die ver{\"a}nderte Physiologie von E. coli Zellen, die unter NO-Stress leiden. Um E. coli Proteine zu identifizieren, die unter Einwirkung von NO-Stress reversibel Thiol-modifiziert werden, wandte ich eine Kombination aus differentiellem Thiol-Trapping und 2D Gel-Elektrophorese an. Es wurden zehn Proteinen identifiziert, welche NO-sensitive Thiol-Gruppen enthalten. Genetische Studien ergaben, dass Modifikationen an AceF \& IlvC mitverantwortlich sind f{\"u}r die NO-induzierte Wachstumshemmung. Bemerkenswert ist es, dass die Mehrheit der identifizierten Proteine speziell nur gegen reaktive Stickstoffspezies empfindlich ist, welches an einem der identifizierten Stickstoffmonoxid-sensitiven Proteinen, der kleinen Untereinheit von Glutamate synthase, getestet wurde. In vivo und in vitro Aktivit{\"a}tsstudien zeigten, dass es zu einer schnellen Inaktivierung von Glutamate synthase nach NO-Behandlung kommt, das Protein aber resistent gegen{\"u}ber anderen Oxidationsmittel ist. Diese Resultate implizieren, dass reaktive Sauerstoff- und Stickstoffspezies unterschiedliche physiologische Vorg{\"a}nge in Bakterien beeinflussen. Das zweite Ziel meiner Arbeit war es, redox-sensitive Proteine in S. cerevisiae zu identifizieren und deren Redox-Zustand als in vivo Read-Out zu verwenden, um die Rolle von oxidativen Stress w{\"a}hrend des Alterungsprozess eukaryotischer Zellen zu analysieren. Zun{\"a}chst bestimmte ich in Hefezellen mit Hilfe von OxICAT, einer hochsensiblen quantitativen Methode, die Thiol-Trapping mit Massenspektrometrie verbindet, den exakten in vivo Thiol-Status von fast 300 Proteinen. Diese Proteine lassen sich in vier Gruppen einteilen: 1) Proteine, deren Cysteinreste resistent gegen Oxidation sind; 2) Proteine, in denen Cysteinmodifikationen strukturelle Aufgaben {\"u}bernehmen; 3) Proteine mit oxidationsempfindlichen Cysteinen, die bereits eine gewisse Oxidation in exponentiell wachsenden Hefezellen aufweisen; 4) Proteine, die reduziert sind, aber redox-sensitive Cysteinreste enthalten, die die Funktion der Proteine bei Vorhandensein von oxidativen Stress beeinflussen. Die Sensitivit{\"a}t dieser Proteine gegen{\"u}ber oxidativen Stress wurde durch Exposition subletaler Konzentrationen von H2O2 oder Superoxid auf Hefezellen nachgewiesen. Es wurde gezeigt, dass die wichtigsten zellul{\"a}ren Angriffspunkte von H2O2- und Superoxid-bedingtem Stress Proteine sind, die an Vorg{\"a}ngen der Translation, Glykolyse, des Citratzyklus und der Aminos{\"a}ure-Biosynthese beteiligt sind. Diese Zielproteine zeigen, dass Zellen f{\"u}r die Bek{\"a}mpfung von oxidativen Stress Metabolite schnell in Richtung des Pentosephosphatweges umleiten, um die Produktion des Reduktionsmittels NADPH sicherzustellen. Die hier pr{\"a}sentierten Ergebnisse belegen, dass die quantitative Bestimmung des Oxidationsstatus von Proteinen eine wertvolle Methode ist, um redox-sensitive Cysteinreste zu identifizieren. Die OxICAT Technologie wurde dann verwendet, um das genaue Ausmaß und die Entstehung von oxidativen Stress in chronologisch alternden S. cerevisiae Zellen zu bestimmen. F{\"u}r diese Bestimmung wurde der Oxidationsstatus von Proteinen in alternden Hefezellen als physiologischer Read-Out verwendet. Ich zeigte, dass die zellul{\"a}re Redox-Hom{\"o}ostase in chronologisch alternden Hefezellen global zusammenbricht, wobei es sich dabei um einen Prozess handelt, der dem Zelltod vorausgeht. Der Beginn dieses Zusammenbruchs scheint mit der Lebensdauer der Hefezellen zu korrelieren, da Kalorienrestriktion die Lebensdauer der Hefezellen erh{\"o}ht und den Zusammenbruch des Redox-Gleichgewichts verz{\"o}gert. Die Oxidation einer kleinen Anzahl an Proteinen (z.B. Thioredoxin reductase) geht dem Redox-Zusammenbruch deutlich voraus, was maßgeblich zum Verlust der Redox-Hom{\"o}ostase beitragen k{\"o}nnte. Diese Studien an alternden Hefezellen erweitern unser Verst{\"a}ndnis, wie sich Ver{\"a}nderungen in der Redox-Hom{\"o}ostase auf die Lebensdauer von Hefezellen auswirken. Zudem best{\"a}tigen die hier pr{\"a}sentierten Ergebnisse die Bedeutung von oxidativen Thiol-Modifikationen als eine der wichtigsten posttranslationalen Proteinmodifikationen in pro-und eukaryotischen Organismen},
  subject      = {Oxidativer Stress},
  language  = {en}
}
@article{KonteTerpitzPlemenitaš2016,
  author    = {Konte, Tilen and Terpitz, Ulrich and Plemenitaš, Ana},
  title     = {Reconstruction of the High-Osmolarity Glycerol (HOG) Signaling Pathway from the Halophilic Fungus Wallemia ichthyophaga in Saccharomyces cerevisiae},
  series = {Frontiers in Microbiology},
  journal   = {Frontiers in Microbiology},
  doi       = {10.3389/fmicb.2016.00901},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-165214},
  year      = {2016},
  abstract  = {The basidiomycetous fungus Wallemia ichthyophaga grows between 1.7 and 5.1 M NaCl and is the most halophilic eukaryote described to date. Like other fungi, W. ichthyophaga detects changes in environmental salinity mainly by the evolutionarily conserved high-osmolarity glycerol (HOG) signaling pathway. In Saccharomyces cerevisiae, the HOG pathway has been extensively studied in connection to osmotic regulation, with a valuable knock-out strain collection established. In the present study, we reconstructed the architecture of the HOG pathway of W. ichthyophaga in suitable S. cerevisiae knock-out strains, through heterologous expression of the W. ichthyophaga HOG pathway proteins. Compared to S. cerevisiae, where the Pbs2 (ScPbs2) kinase of the HOG pathway is activated via the SHO1 and SLN1 branches, the interactions between the W. ichthyophaga Pbs2 (WiPbs2) kinase and the W. ichthyophaga SHO1 branch orthologs are not conserved: as well as evidence of poor interactions between the WiSho1 Src-homology 3 (SH3) domain and the WiPbs2 proline-rich motif, the absence of a considerable part of the osmosensing apparatus in the genome of W. ichthyophaga suggests that the SHO1 branch components are not involved in HOG signaling in this halophilic fungus. In contrast, the conserved activation of WiPbs2 by the S. cerevisiae ScSsk2/ScSsk22 kinase and the sensitivity of W. ichthyophaga cells to fludioxonil, emphasize the significance of two-component (SLN1-like) signaling via Group III histidine kinase. Combined with protein modeling data, our study reveals conserved and non-conserved protein interactions in the HOG signaling pathway of W. ichthyophaga and therefore significantly improves the knowledge of hyperosmotic signal processing in this halophilic fungus.},
  language  = {en}
}
@article{WanzekSchwindtCapraetal.2017,
  author    = {Wanzek, Katharina and Schwindt, Eike and Capra, John A. and Paeschke, Katrin},
  title     = {Mms1 binds to G-rich regions in Saccharomyces cerevisiae and influences replication and genome stability},
  series = {Nucleic Acids Research},
  volume    = {45},
  journal   = {Nucleic Acids Research},
  number    = {13},
  doi       = {10.1093/nar/gkx467},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-170577},
  pages     = {7796-7806},
  year      = {2017},
  abstract  = {The regulation of replication is essential to preserve genome integrity. Mms1 is part of the E3 ubiquitin ligase complex that is linked to replication fork progression. By identifying Mms1 binding sites genome-wide in Saccharomyces cerevisiae we connected Mms1 function to genome integrity and replication fork progression at particular G-rich motifs. This motif can form G-quadruplex (G4) structures in vitro. G4 are stable DNA structures that are known to impede replication fork progression. In the absence of Mms1, genome stability is at risk at these G-rich/G4 regions as demonstrated by gross chromosomal rearrangement assays. Mms1 binds throughout the cell cycle to these G-rich/G4 regions and supports the binding of Pif1 DNA helicase. Based on these data we propose a mechanistic model in which Mms1 binds to specific G-rich/G4 motif located on the lagging strand template for DNA replication and supports Pif1 function, DNA replication and genome integrity.},
  language  = {en}
}