@phdthesis{Bernardi2021, author = {Bernardi, Beatrice}, title = {Characterization of hybrid genes and copy number variations in lager yeast strains}, volume = {2021}, edition = {1. Auflage}, publisher = {Gesellschaft zur F{\"o}rderung der Hochschule Geisenheim}, address = {Geisenheim}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:hebis:2083-366}, school = {Hochschule Geisenheim University}, pages = {135}, year = {2021}, abstract = {ZUSAMMENFASSUNG Lagerhefen sind hybride Organismen, welche aus einer Zellfusion zweier Spezies der Gattung Saccharomyces, S. cerevisiae und S. eubayanus, entstanden sind. Vorg{\"a}nge, welche nach der Hybridisierung stattfinden, wie zum Beispiel die Ver{\"a}nderung der Kopienzahl (CNV), der Chromosomenverlust, wechselseitige Translokationen oder interchromosomale Neuordnungen k{\"o}nnen die Genomgr{\"o}ße, die Ploidie oder die Sporulationseffizienz beeinflussen. Bei polyploiden Hybriden erschwert das Vorhandensein mehrerer Allele eines Gens funktionelle Studien, die auf einer Gen-Manipulation beruhen, z. B. Gen- Deletionen. Die meisten an Hefen angewendeten gentechnischen Methoden basieren auf die homologe Rekombinationsmaschinerie (HR) der Hefe, die bei S. cerevisiae hervorragend funktioniert, bei Lagerhefen jedoch eine geringe Effizienz aufweist. In dieser Arbeit entwickelte ich eine Strategie zur Verbesserung der HR-Effizienz von Lagerhefe, die ein kurzflankiges (sf) PCR-basiertes Gen-Targeting erm{\"o}glicht. Die HR-Effizienz wurde erfolgreich durch eine {\"U}berexpression von RAD51 verbessert, das einen Schl{\"u}sselregulator des HR-Signalwegs codiert, der die Suche nach komplement{\"a}ren DNA-Str{\"a}ngen w{\"a}hrend der Rekombination {\"u}bernimmt. Die erfolgreiche Verbesserung des sf-PCR-basierten Gen-Targetings in Lagerhefe wurde durch Targeting der von S. cerevisiae abgeleiteten Loci von ADE2 und HSP104 in der allotetraploiden Lagerhefe Weihenstephan 34/70 gezeigt. Diese Technik kann nun zur Vereinfachung der Gentechnik in Lagerhefe verwendet werden, z. B. durch Ver{\"a}nderung der Expression spezifischer Gene, die an der W{\"u}rzefermentation und der Geschmacksbildung beteiligt sind. Andere Mechanismen der Genomentwicklung sind die Aufnahme von DNA durch horizontalen Gentransfer oder Introgression. Diese wurden in einem Apfelwein-Hefestamm genauer untersucht. Die Genomsequenzierung zeigte, dass es sich um ein bestimmtes Saccharomyces uvarum Isolat handelt. Interessanterweise haben wir bei diesem Stamm die {\"U}bernahme von ~100 kb der DNA von S. eubayanus identifiziert, die 54 Gen-ORFs auf Chromosom XIV enth{\"a}lt. Eine auf DNA-Polymorphismus basierende Analyse legt nahe, dass einLagerhefestamm wahrscheinlich eher der elterliche Spender dieser DNA ist als ein S. eubayanus-Stamm. Eine zus{\"a}tzliche DNA-Insertion mit starker {\"A}hnlichkeit zu Torulaspora microellipsoides wurde auf Chromosom XII gefunden. Die Introgression dieser speziellen DNA-Region wurde zuvor bei mehreren Weinhefest{\"a}mmen beobachtet. Diese enth{\"a}lt 19 weineigene Gene wie FOT1/FOT2, die f{\"u}r den Pilz-Oligopeptid-Transporter Fot kodieren, der Vorteile bei der Stickstoffverwertung bietet. Auffallend ist, dass das S. uvarum- Apfelweinisolat die S. cerevisiae EC1118, welche als Zugpferd der Weinindustrie in Standard- und Kaltg{\"a}rungen gilt, {\"u}bertrifft und verdr{\"a}ngen k{\"o}nnte. Bier- und Weinhefen zeichnen sich durch ihre Flokkulations-Eigenschaften am Ende der Fermentation aus. Die Flokkulation ist die F{\"a}higkeit, Zellflocken zu bilden, ein entscheidendes Merkmal f{\"u}r Industriehefe, das eine einfache Trennung von Zellen vom jungen Getr{\"a}nk erm{\"o}glicht. Um NCY in einen bestehenden Brauprozess zu implementieren, m{\"u}ssen diese Hefen an die aktuelle Brautechnik anpassbar sein. Daher wurden in dieser Arbeit die Flokkulations-Eigenschaften einer NCY Saccharomycopsis fermentans Hefe charakterisiert. Ich konnte zeigen, dass die Flokkulation von S. fermentans wie bei S. cerevisiae Ca2+ abh{\"a}ngig ist. Durch eine PacBio-Genomsequenzierung wurden, basierend auf der {\"A}hnlichkeit mit den FLO1/5/9-Genen von S. cerevisiae und der ALS-Genfamilie von Candida albicans, 34 Flokkulationsgene in S. fermentans identifiziert und als FAS (f{\"u}r FLO/ALS-{\"a}hnliche Sequenzen) bezeichnet. Zudem wurde festgestellt, dass sich FAS-Gene in subtelomeren und telomeren Regionen befinden, ebenso wie die Flokkulationsgene von S. cerevisiae. "Telologe" - orthologe oder paraloge Gene, die sich an Telomeren befinden - war ein neuartiger Begriff, der eingef{\"u}hrt wurde, um Gene zu identifizieren, die einen evolution{\"a}r konservierten genomischen Ort teilen.}, language = {en} }