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Title
Die Funktion des zirkadianen Rhythmus und sein potentieller Einfluss auf das Wachstum humanpathogener Bakterien
Additional Titles
The function of the circadian rhythm and its potential impact on the growth of human pathogenic bacteria
AuthorIpsmiller, Ulrike
Published2018
Date of SubmissionJune 2018
LanguageGerman
Document typeBachelor Thesis
Keywords (DE)Zirkadianer Rhythmus / Bakterielles Wachstum / Cyanobakterien / Kai Proteine / Enterobakterien / Mikrobiom
Keywords (EN)Circadian rhythm / Bacterial growth / cyanobacteria / Kai proteins / enterobacteria / microbiome
Restriction-Information
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Classification
Abstract (German)

Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem zirkadianen Rhythmus in Bakterien sowie dessen Aufbau und zugrundeliegenden Mechanismen und mit der Frage, ob es einen potentiellen Zusammenhang zwischen diesem Rhythmus und dem Wachstum von humanpathogenen Bakterien gibt.

Beim Aufbau der zirkadianen Uhr in Bakterien, speziell in Cyanobakterien ist die innere Uhr aus drei Proteinen aufgebaut. Diese Proteine werden KaiA, KaiB und KaiC (Kai für japanisch Zyklus) genannt, welche in einem gemeinsamen Zyklus für die Phosphorylierung und Dephosphorylierung verantwortlich sind. Ein Phosphorylierungszyklus ist wichtig damit die Zelle ihre physiologischen Vorgänge wie das Wachstum, die Photosynthese und den Stoffwechsel gewährleisten kann. Änderungen in der Umgebung werden dem Organismus durch Moleküle vermittelt welche eine Veränderung des Redoxzustandes der Zelle signalisieren. Zu diesen Komponenten gehören die „circadian input kinase A“ (CikA) und „light-dependent period A (LdpA). Den Ausgabeweg der Informationen vom Organismus, gewährleistet ein System welches aus zwei Komponenten besteht. Dem sogenannten „Synechococcus adaptive sensor A“ (SasA) und dem „regulator of phycobilosome association A” (RpaA), diese beiden sind wichtig für den Rhythmus der biologischen Aktivität.

Obwohl dieser Mechanismus bis dato größtenteils nur in Cyanobakterien untersucht wurde, liefern aktuelle Studien bereits erste Ansätze und Entdeckungen welche belegen, dass das Phänomen einer inneren Uhr auch in humanpathogenen Bakterien vorhanden ist. Hierbei wurden das Zusammenspiel und die Veränderungen des Wachstums der Bakterien des menschlichen Mikrobioms im Darmtrakt und die innere Uhr des Menschen genauer beobachtet.

Abstract (English)

This work deals with the circadian rhythm in bacteria, its structure and underlying mechanisms as well as with the question whether there is a potential connection between this rhythm and the growth of human pathogenic bacteria.

When building the circadian clock in bacteria, especially in cyanobacteria, the internal clock is composed of three proteins. These proteins are KaiA, KaiB and KaiC, Kai comes from the Japanese and means cycle, which are responsible in a joint cycle for phosphorylation and dephosphorylation. This is important so that the cell can ensure its physiological processes such as growth, photosynthesis and metabolism. Changes in the environment are mediated to the organism by molecules that signal a change in the redox state of the cell. These components are the "circadian input kinase A" (CikA) and "light-dependent period A (LdpA). The output pathway of the information transmits from the organism, is a system which consists of two components. The "Synechococcus adaptive sensor A" (SasA) and the "regulator of phycobilosome association A" (RpaA), both of which are important for the rhythm of biological activity.

Although much of this mechanism has been studied only in cyanobacteria to date, recent studies provide initial evidence demonstrating that the phenomenon of an internal clock is also present in human pathogenic bacteria. Here, the interaction and the changes in the growth of the bacteria of the human microbiome in the intestinal tract and the internal clock of the human were observed more closely.