Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Control of expression of a mitochondrial ATP9 gene encoding Atp9 subunit of ATP synthase in model organism S. cerevisiae

Emilia Baranowska

Abstract

The main cellular energy source in the form of ATP is produced through oxidative phosphorylation (OXPHOS) by the respiratory chain and ATP synthase in mitochondria. The respiratory chain consist of four complexes localized in the inner mitochondrial membrane. Three of them also function as a proton pumps. The ATP synthase, also known as a complex V, is responsible for ATP synthesis from ADP and Pi. During the electron transport complexes I, III and IV pump protons from matrix to the inter-membrane space creating the proton gradient across the inner mitochondrial membrane. H+ ions drives the rotation of Atp9p-ring in ATP synthase during their return transport to the matrix and provoke the conformational changes in the catalytic domain of ATP synthase, which enable the incorporation of ADP and Pi and the release of ATP. The ATP synthase from yeast Saccharomyces cerevisiae is composed from 17 subunits encoded both in nuclear and mitochondrial genomes expression of which is strictly controlled. Three subunits: Atp6, Atp8 and Atp9 are encoded in mitochondrial genome and expression of them depends on the presence of the catalytic domain encoded in nuclear genome. Three proteins are essential for the ATP9 gene expression: Aep1, Aep2 and Atp25. The function of these proteins is unknown, but their absence or mutations causes instability or accumulation of precursor forms of ATP9 mRNA. In order to found novel factors essential for ATP9 gene expression we performed a screen for proteins interacting with Aep2p using yeast two hybrid system. This system enables for isolation of proteins which physically interacts with the bait – Aep2p – from yeast genome library. 13 various proteins were found, but only three seems to be interesting. There are: Rpc34, Srp14 and Dnm1 proteins. This work included also experiments done in order to confirm the interaction of Aep1 protein with Atp2 protein, the β subunit of catalytic domain of ATP synthase (which was previously isolated as a two-hybrid partner of Aep1), and test the interaction of Atp2 protein with Aep2 protein. The selected proteins may be involved in control of expression of mitochondrial genes, especially ATP9 gene, in the function of cellular metabolism: mitochondrial morphology for example. However, confirmation of these interactions by other biochemical experiments is first necessary before further studies of their role in this process.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Emilia Baranowska (FC) Emilia Baranowska,, Faculty of Chemistry (FC)
Title in Polish
Kontrola ekspresji genu mitochondrialnego ATP9, kodującego podjednostkę Atp9 syntazy ATP w komórkach modelowego organizmu drożdży S. cerevisiae
Supervisor
Jolanta Mierzejewska (FC/CDSB) Jolanta Mierzejewska,, Chair of Drug and Cosmetics Biotechnology (FC/CDSB)Faculty of Chemistry (FC)
Certifying unit
Faculty of Chemistry (FC)
Affiliation unit
Department Of Drug Technology And Biotechnology (FC/CDSB)
Study subject / specialization
, Biotechnologia
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
09-02-2016
Issue date (year)
2016
Reviewers
Elżbieta Wałajtys-Rode (FC/CDSB) Elżbieta Wałajtys-Rode,, Chair of Drug and Cosmetics Biotechnology (FC/CDSB)Faculty of Chemistry (FC) Jolanta Mierzejewska (FC/CDSB) Jolanta Mierzejewska,, Chair of Drug and Cosmetics Biotechnology (FC/CDSB)Faculty of Chemistry (FC)
Keywords in Polish
mitochondria, syntaza ATP, białko Aep2, system dwu-hybrydowy
Keywords in English
mitochondria, ATP synthase, Aep2 protein, two hybrid system
Abstract in Polish
Głównym źródłem ATP u wszystkich organizmów oddychających tlenowo jest fosforylacja oksydacyjna (OXPHOS) zachodząca w mitochondriach, przy udziale kompleksów łańcucha oddechowego i syntazy ATP. Łańcuch oddechowy tworzą cztery kompleksy umieszczone w wewnętrznej błonie mitochondrialnej, z których trzy pełnią również funkcję pomp protonowych. Za syntezę ATP z ADP i Pi odpowiada enzym syntaza ATP, zwana też kompleksem V-tym. Podczas przepływu elektronów kompleksy I, III i IV pompują jony H+ z macierzy do przestrzeni międzybłonowej, czego skutkiem jest powstanie gradientu protonowego w poprzek wewnętrznej błony mitochondrialnej. Gradient ten jest siłą napędową syntazy ATP. Transport powrotny H+ do macierzy powoduje rotacje pierścienia białek Atp9, której towarzyszy zmiana konformacji w domenie katalitycznej syntazy ATP umożliwiająca przyłączanie ADP i Pi i uwalnianie ATP. Syntaza ATP drożdży Saccharomyces cerevisiae składa się z 17-tu podjednostek, kodowanych w obu genomach – jądrowym i mitochondrialnym, których ekspresja jest ściśle kontrolowana. Trzy podjednostki kodowane są w genomie mitochondrialnym: Atp6, Atp8 i Atp9 i ich ekspresja zależy m. in. od obecności domeny katalitycznej, kodowanej jądrowo. Do ekspresji genu ATP9 niezbędne są trzy białka: Aep1, Aep2 oraz Atp25. Rola tych białek nie jest znana, ale ich brak lub mutacje w kodujących je genach objawiają się niestabilnością lub akumulacją form prekursorowych mRNA ATP9. W celu poszukiwania nowych faktorów niezbędnych do ekspresji genu ATP9 poszukiwano białek oddziałujących z białkiem Aep2 w drożdżowym systemie dwu-hybrydowym. System ten pozwala na wyizolowanie z banku genów drożdży takich, które kodują białka oddziałujące fizycznie z przynętą – Aep2. Zidentyfikowano 13 różnych białek oddziałujących z Aep2p, z czego tylko trzy wydają się być znaczące. Są to interakcje z białkami Rpc34, Srp14 oraz Dnm1. W ramach pracy wykonano także eksperymenty mające na celu potwierdzenie oddziaływania białka Aep1 z białkiem Atp2, podjednostką β domeny katalitycznej syntazy ATP (uprzednio wyizolowanym jako białko oddziałujące z białkiem Aep1) oraz zbadanie oddziaływanie białka Atp2 z białkiem Aep2. Znalezione białka mogą być zaangażowane w kontrolę ekspresji genów mitochondrialnych, zwłaszcza genu ATP9. Jednakże potwierdzenie tych oddziaływań i ewentualne poznanie funkcji tych białek w ekspresji genów mitochondrialnych wymaga dalszych badań.
File
  • File: 1
    Praca inżynierska Emilia Baranowska.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 8533

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUTa62749b6338d4718a33a357f449154f2/
URN
urn:pw-repo:WUTa62749b6338d4718a33a357f449154f2

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page