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Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.25673/3261
Title: Carbon Source-Responsive Elements and gene regulation by CAT8 and SIP4 in the yeast Kluyveromyces lactis
Granting Institution: Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
Extent: Online-Ressource, Text + Image
Type: Hochschulschrift
Language: eng
Publisher: Universitäts- und Landesbibliothek Sachsen-Anhalt
URN: urn:nbn:de:gbv:3-000005080
Keywords: Elektronische Publikation
Hochschulschrift
Hefe, Kluyveromyces lactis, nicht-fermentierbare Kohlenstoffquelle, Gluconeogenese, Glyoxylatzyklus, SIP4, CAT8, LAC4, Carbon Source-Responsive Element CSRE, Genregulation
Zsfassung in dt. Sprache
Yeast, Kluyveromyces lactis, non-fermentable carbonsource, gluconeogenesis, glyoxylate cycle, SIP4, CAT8, LAC4, Carbon Source-Responsive Element CSRE, gene regulation
Abstract: Die Regulation des Kohlenhydrat-Stoffwechsels in der Milchhefe Kluyveromyces lactis zeigt, dass die an Saccharomyces cerevisiae gewonnenen Erkenntnisse nicht auf alle anderen Hefen übertragbar sind. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Mechanismus der Glukose-Repression in K. lactis analysiert. Modellhaft wurde zunächst die Transkriptionsregulation der Laktose verwertenden Gene, spezifisch das β-Galaktosidase Gen LAC4, untersucht. Basale Expression von LAC4 auf wenig ergiebigen Kohlenstoffquellen wird teilweise über ein Carbon Source-Responsive Element (CSRELAC4) reguliert, welches die Basal Control Region (BCR) im LAC4 Promotor ersetzen konnte. Basale LAC4-Expression geht einher mit Bindung eines Faktors Kdf1 an das CSRELAC4. Glukose und Galaktose hemmen diese Bindung. Es konnte gezeigt werden dass die Hemmung durch Galaktose lediglich einen unbehinderten metabolischen Fluss der Galaktose erfordert. Repression durch Glukose und Galaktose werden somit vermutlich über den gleichen Mechanismus vermittelt. Zwei regulatorische Gene wurden identifiziert, KlCAT8 und KlSIP4, die für Wachstum auf wenig ergiebige Kohlenstoffquellen gleichermassen notwendig sind. Beide Regulatoren sind angesiedelt unterhalb der zentralen Proteinkinase SNF1. Dieser regelt die Derepression Glukose-reprimierter Gene nach einen Wechsel zu einer armen Kohlenstoffquelle. Wie gezeigt wurde, ist KlCAT8 ein Regulator von KlSIP4. KlSIP4 aktiviert die Transkription von metabolischen Genen des Glyoxylatzyklus KlICL1 und KlMLS1. Zudem ist KlSIP4 wahrscheinlich autoreguliert. In den Promotoren dieser Gene wurden CSREs nachgewiesen. KlCAT8 und KlSIP4 sind Homologe der Gene CAT8 und SIP4 aus S. cerevisiae, die für CSRE-bindende Transkriptionsaktivatoren kodieren. Es ist darum sehr wahrscheinlich dass auch KlCat8p und KlSip4p über CSREs wirken. Allerdings scheint weder KlCat8p noch KlSip4p mit dem CSRE-bindenden Faktor Kdf1 identisch zu sein. Trotz starker Ähnlichkeit ist die Verwertung wenig ergiebiger Kohlenstoffquellen in K. lactis in einigen Hinsichten deutlich anders reguliert als in S. cerevisiae. Der Unterschied beruht darauf, dass in K. lactis die Glukoneogenese nicht unter CAT8-Kontrolle steht und SIP4 ein gleichwertiges Glied in der regulatorischen Kette ist. In K. lactis sind CAT8 und SIP4 ähnlich wichtig fur Wachstum auf wenig ergiebige Kohlenstoffquellen, ausser auf Glyzerin wo auf beide verzichtet werden kann. In S. cerevisiae ist CAT8 erforderlich für Wachstum auf alle nicht-fermentierbaren Kohlenstoffquellen, während für das SIP4 bisher keine Funktion gefunden werden konnte.
The regulation of carbohydrate metabolism in the dairy yeast Kluyveromyces lactis shows that the knowledge that was gained from Saccharomyces cerevisiae cannot be projected onto all other yeasts. In the context of this work the mechanism of glucose repression in K. lactis was analysed. Initially the transcriptional regulation of the lactose metabolic genes, specifically the β-galactosidase gene LAC4, was studied as a model. Basal expression of LAC4 on poor carbon sources is regulated in part through a Carbon Source-Responsive Element (CSRELAC4) that could replace the Basal Control Region (BCR) in the LAC4 promoter. Basal expression of LAC4 is accompanied by binding of a factor Kdf1 to the CSRELAC4. Glucose and galactose repress this binding. It could be shown that repression by galactose merely requires an unimpeded metabolic flux of galactose. Repression by glucose and galactose is therefore probably mediated by the same mechanism. Two regulatory genes were identified, KlCAT8 and KlSIP4, that are equally required for growth on poor carbon sources. Both regulators are located downstream of the central protein kinase SNF1. This protein kinase regulates derepression of glucose-repressed genes after a shift to a poor carbon source. It was shown that KlCAT8 is a regulator of KlSIP4. KlSIP4 activates transcription of the metabolic genes of the glyoxylate cycle KlICL1 and KlMLS1. Moreover, KlSIP4 is probably autoregulated. CSREs were demontrated in the promoters of these genes. KlCAT8 and KlSIP4 are homologues of the S. cerevisiae CAT8 and SIP4 genes that encode CSRE-binding transcriptional activators. It is very likely therefore, that KlCat8p and KlSip4p also function through CSREs. Neither KlCat8p nor KlSip4p appears to be identical to the CSRE-binding factor Kdf1, however. Despite strong similarities, in some respects metabolism of poor carbon sources in K. lactis is regulated clearly different from S. cerevisiae. The difference is based on the fact that in K. lactis gluconeogenesis is CAT8-independent and SIP4 is an equal link in the regulatory chain. In K. lactis, CAT8 and SIP4 are of similar importance for growth on poor carbon sources, except on glycerol where both are dispensable. In S. cerevisiae, CAT8 is required for growth on all non-fermentable carbon sources whereas for SIP4 no function could be identified so far.
URI: https://opendata.uni-halle.de//handle/1981185920/10046
http://dx.doi.org/10.25673/3261
Appears in Collections:Hochschulschriften bis zum 31.03.2009

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