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Title
Ceramide induced cell death in the budding saccharomyces cerevisiae / Petra Heimbucher
AuthorHeimbucher, Petra
CensorMadeo Frank
Published2011
Description102 Bl. : Zsfassung ; Ill., graph. Darst.
Institutional NoteGraz, Univ., Masterarb., 2011
Annotation
Zsfassung in dt. Sprache
LanguageEnglish
Document typeMaster Thesis
Keywords (GND)Saccharomyces cerevisiae / Zelltod / Ceramide / Saccharomyces cerevisiae / Zelltod / Ceramide / Online-Publikation
URNurn:nbn:at:at-ubg:1-33719 Persistent Identifier (URN)
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Ceramide induced cell death in the budding saccharomyces cerevisiae [2.02 mb]
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Abstract (German)

ZusammenfassungCeramid, ein Sphingolipid, steht im Zusammenhang mit zahlreichen zellulären Prozessen wie Zellzyclusarrest, Zellproliferation und Differenzierung und im Speziellen auch Zelltod (Morales et el., 2007). Bei der Behandlung von Karzinomen wird das Anheben des intrazellulären Ceramidspiegels oft verwendet um Tumore zu bekämpfen (Saddoughi et al., 2008). Um ein Modell des ceramid-induzierten Zelltodes zu etablieren, setzten wir lösliches und membranpermeables C2-Ceramid ein um lethale Pathways und verschiedene Zelltodprogramme in Saccharomyces cerevisiae zu studieren. Um den Energiebedarf der schnell wachsenden Krebszelle zu decken, kommt es zu erhöhter Glycolyse und geringerer oxidativer Phosphorelierung, dies ist als Warburgeffect bekannt. Um diese Situation, die in Krebszellen vorherrscht, zu simulieren, wurden Hefezellen in fermentativem Medium gezogen und im exponentiellen Wachstum mit exogenem C2-Ceramid gestresst. Die Hefe zeigte eine drastische Abnahme in ihrer Überlebensrate kombiniert mit einem spät apoptotischen primär nekrotischen Phenotyp und erhöhter ROS Produktion. Die Metacaspase der Hefe, YCA1 und andere pro-apoptotische Faktoren wie AIF1 und NUC1 zeigten keinen Rettungseffekt bei den gestressten Populationen. Im Gegensatz dazu blieb der rho0-Stamm, dem die mitochondriale DNA fehlt, unbeeinflusst durch die Behandlung mit C2-Ceramide.Die Beteiligung der Mitochondrien an ceramid-induziertem Zelltod wurde durch mitochondriale Fragmentierung zusätzlich bestätigt. Weiters konnte durch die Gabe von C2-Ceramid ein Stopp im Zellzyklus festgestellt werden, der in der G2/M Phase stattfindet und den Eintritt in die S-Phase verhindert.Da der durch Sphingolipide eingeleitete Zelltod und sein Metabolismus in Saccharomyces cerevisiae konserviert ist, ist die Hefe ein passendes Werkzeug um den Signalweg und den resultierenden Zelltod durch bioaktive Sphingolipide aufzuklären.

Abstract (English)

The sphingolipid ceramide is connected with various cellular processes including cell cycle arrest, cell proliferation and differentiation as well as cell death (MORALES et al., 2007). In cancer biology the elevation of the intracellular ceramide level is an appropriate tool to treat tumor cells (SADDOUGHI et al., 2008). In order to establish a ceramide-induced cell death model, we applied the soluble and membrane-permeable C2-ceramide to Saccharomyces cerevisiae, a model organism used to elucidate lethal pathways and different programmed cell death subroutines. According to the Warburg effect, cancer cells show high glycolytic (as opposed to oxidative phosphorylation) to satisfy their energy supplies. To mimic the situation in cancer cells yeast was exponentially grow on fermentable media and then stressed by exogenously applying C2-ceramide. Yeast cells showed a drastic decrease in survival accompanied by a combined late apoptotic-primary necrotic phenotype and increased ROS production. While deletion of the yeast metacaspase YCA1 and other pro-apoptotic factors like AIF1 or NUC1, failed to rescue the toxic effect, rho0 strains (which lack mitochondrial DNA) remained unaffected by C2-ceramide. The implication of mitochondria in ceramide-induced cell death was further verified by increased mitochondrial fragmentation. In addition to cell death, a cell cycle arrest could be observed upon C2-ceramide stress, which was determined as a G2/M phase block emptying the S-phase. The conservation of sphingolipid-driven cell death and its metabolism makes Saccharomyces cerevisiae an appropriate tool for the elucidation of signaling pathways and cell death caused by bioactive sphingolipids.