ITEM METADATA RECORD
Title: Characterization of Sch9-dependent signal transduction in Saccharomyces cerevisiae.
Other Titles: Ontrafeling van de Sch9-afhankelijke signaaltransductie in Saccharomyces cerevisiae.
Authors: Smets, Bart; M9708811
Issue Date: 20-Nov-2009
Abstract: De mogelijkheid om het metabolisme aan te passen aan veranderingen in de omgeving is van essentieel belang voor elk organisme. Bij zoogdieren zorgen groeifac toren en hormonen via complexe signaaltransductiecascades voor een strikte regulatie van h et metabolisme. Deze signaaltransductiewegen zijn sterk geconserveerd in de bakkersgist Sacch aromyces cerevisiae, waar de rol van de hormonen en de groeifactoren wordt overgenomen door n utriënten. S. cerevisiae is een ééncellig organisme, dat goed gekarakteriseerd en gemakkelijk (genetisch) manipuleerbaar is, waardoor de regulatie van het metabolisme en de groei door nutriënten eenvoudig te bestuderen is. Hierdoor wordt gist vaak gebruikt als een mo delorganisme voor de studie van signaaltransductie. In deze studie, hebben we de signalering in gist via het proteïne kinase Sch9, de gist-ortholoog van humaan PKB, verder onderzocht. Sch9 m aakt deel uit van een koolstof- en stikstofbron-afhankelijke signaalweg, die echter slecht gekarakteriseerd is en waarvan vooral de relatie met andere signaalwegen onduidelijk is. Ons on derzoek was daarom hoofdzakelijk toegespitst op de interactie van Sch9 met andere component en van het signaaltransductienetwerk. In een eerste deel hebben we de connectie tussen Sch9 en het proteïnecom plex TORC1 bestudeerd. Er wordt algemeen aangenomen dat TORC1, net zoals Sch9, gere guleerd wordt door de kwantiteit en de kwaliteit van de aanwezige koolstof- en stiksto fbronnen. TORC1 kan geïnactiveerd worden door toevoeging van het antibioticum rapamycine, he tgeen o.a. zorgt voor inhibitie van translatie en een verhoging van de stressresistentie. Sch9 wordt gefosforyleerd via een TORC1-afhankelijk mechanisme en verschillende rap amycinegeïnduceerde fenotypes kunnen onderdrukt worden door substitutie van de gefosforyleer de residuÂ’s met aspartaat of glutamaat. Op basis hiervan zou men kunnen bes luiten dat Sch9 en TORC1 deel uitmaken van één en dezelfde signaalweg en dat TORC1 hie rin stroomopwaarts van Sch9 opereert. Er zijn echter ook andere studies die erop wijzen dat Sch9 antagonistisch werkt t.o.v. TORC1. Zo inhibeert TORC1 de expressie van stress-gevoelige genen, terwijl Sch9 juist nodig blijkt te zijn voor een normale transcriptie van verschillen de van deze genen. We onderzochten de relatie tussen Sch9 en TORC1 door de rapamycine-geïnd uceerde transcriptionele respons in een sch9 deletiemutant te vergelijke n met die van het isogene wildtype. Onze data tonen aan dat Sch9 inderdaad nodig is voor translati e, o.a. door stimulatie van de expressie van ribosomale proteïnegenen, maar ook dat Sch9 vereist is voor de inductie van stress-gevoelige genen na toevoeging van rapamycine. Daarnaast vonde n we ook dat de sch9 mutant gekenmerkt wordt door een verhoogde basale expressie van doelwitgenen van de stikstof discriminatie signaalweg en de algemene aminozuur controle s ignaalweg. Dit laatste wordt gedeeltelijk verklaard door een verhoogde activatie van de central e activator van de algemene aminozuur controle signaalweg, de transcriptiefactor Gcn4, in d e sch9 mutant. Onze data lijken er dus op te wijzen dat de rol van Sch9 in de regulatie van de algemene stressrespons gecontroleerd wordt door de activiteit van TORC1: TORC1-ge activeerd Sch9 inhibeert de stressrespons en stimuleert celgroei als de omstandigheden gunstig zijn, terwijl Sch9 onder ongunstige omstandigheden genexpressie stimuleert onafhankeli jk van TORC1. Verder lijken Sch9 en TORC1 onafhankelijk van elkaar de expressie te inh iberen van genen die geïnduceerd worden door stikstof- en aminozuuruitputting. In een tweede deel van deze thesis probeerden we een in vivo link te leg gen tussen sfingolipiden en Sch9. Sfingolipiden zijn essentiële componenten van euk aryote membranen en ze zijn bovendien ook betrokken bij signaleringsprocessen die celgroei, stressresistentie en nutriëntopname en –metabolisme reguleren. In vorige studies werd, voorna melijk op basis van in vitro data, de hypothese geformuleerd dat Sch9 een stroomafwaartse ef fector is van sfingolipidensignalering. We vonden dat de groei van een sch9 deletiemutant minder geremd wordt dan de groei van het wildtype door toevoeging van myriocine, een antibioticum dat de eerste stap in de sfingolipidensynthese inhibeert. De gevoeligheid aan fytosfingosine, een precursor van complexe sfingolipiden, en aureobasidine A, dat de synthese van complexe sfingolipiden inhibeert, wordt echter verhoogd door deletie van SCH9. Verder tonen we ook aan dat Sch9 samen met Slm1 en Slm2, die beiden betrokken zijn bij sfingolipidensigna lering, een voorlopig ongedefiniëerd, maar essentiëel proces controleert. Samen leveren deze r esultaten dus in vivo bewijs dat Sch9 een functie heeft in sfingolipidensignalering. Daarnaast suggereren onze data ook dat Sch9 het metabolisme van sfingoli piden reguleert. Deletie van SCH9 verhoogt de concentratie van fytosfingosine en dihydros fingosine en hun fosfaten, terwijl de ceramideconcentratie verlaagt. Bovendien veranderen ook de relatieve niveaus van de verschillende complexe sfingolipiden in de sch9 m utant en observeerden we genetische interacties tussen SCH9 en ISC1 en CSG2, twee genen die coder en voor proteïnen die betrokken zijn bij het sfingolipidenmetabolisme. Deze thesis leidt dus tot nieuwe inzichten in Sch9-afhankelijke signaalt ransductie in S. cerevisiae. Ze toont aan dat Sch9 een multifunctionele component is van het Samenvatting signaaltransductienetwerk in gist, die interageert met verschillende sig naalwegen. In tegenstelling tot TORC1 of het glucose-gereguleerde proteïne kinase PKA, heeft Sch9 echter een meer subtiele en pivoterende functie. Verder wordt er ook voor de ee rste keer een rechtstreekse link gelegd tussen Sch9 en het metabolisme van stikstof en sfingolipiden.
Publication status: published
KU Leuven publication type: TH
Appears in Collections:Molecular Physiology of Plants and Micro-organisms Section - miscellaneous
Centre of Microbial and Plant Genetics

Files in This Item:
File Status SizeFormat
PhDBartSmets.pdf Published 4827KbAdobe PDFView/Open Request a copy

These files are only available to some KU Leuven Association staff members

 




All items in Lirias are protected by copyright, with all rights reserved.