Role of Gcn4p in nutrient-controlled gene expression in Saccharomyces cerevisiae
Unter Aminosäure-Mangelbedingungen schaltet die Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae die sogenannte Allgemeine Kontrolle der Aminosäure-Biosynthese" ein. Gcn4p, der Transkriptionsfaktor dieses Systems, aktiviert die Expression von über 50 Genen, die in die verschiedenen Aminosäure-Biosynthesewege involviert sind. Im Rahmen dieser Arbeit konnte gezeigt werden, daß bei gleichzeitiger Limitierung von Aminosäuren und Stickstoff, die Allgemeine Kontrolle der Aminosäure-Biosynthese nicht aktiviert wird. Vielmehr konnte eine Abnahme der Gcn4p-Aktivität beobachtet werden, die auf eine Verminderung der Gcn4-Proteinmenge zurückzuführen war. Ursache für diese Abnahme der intrazellulären Proteinkonzentration war die translationelle Kontrolle der GCN4-mRNA, die selbst eine unter diesen Bedingungen auftretende zweifache Erhöhung der GCN4-Transkriptionsrate repremieren konnte. Außerdem wurde gezeigt, daß unter Stickstoff-Mangelbedingungen keine Korrelation zwischen dem Phosphorylierungsstatu! s von eIF-2 und der GCN4-Expression mehr gegeben war. Dadurch konnte ausgeschlossen werden, daß der bereits bekannte Mechanismus der translationellen Kontrolle der GCN4-mRNA unter diesen Bedingungen eine Rolle spielt. Vielmehr wird ein zusätzlicher Faktor postuliert, der unterhalb von eIF-2 direkt auf die Translationsinitiation wirkt. Obwohl nachgewiesen werden konnte, daß die Gcn4p-Aktivität unter Stickstoff-Mangelbedingungen repremiert wird, war eine gcn4D-Mutante nicht mehr in der Lage, Pseudohyphen zu bilden. Dies zeigt eindeutig, daß eine Abhängigkeit des Pseudohyphen-Wachstums von der Anwesenheit von Gcn4p gegeben ist. Darüber hinaus wurde festgestellt, daß die Transkription des für das Pseudohyphen-Wachstum notwendigen Flocculin-Gens, FLO11 auch durch Aminosäure-Mangel unter normalen Stickstoff-Konzentrationen aktiviert werden kann. Diese Aktivierung ist Gcn4p-abhängig und führt zu einer verstärkten Zell-Zell Adhäsion. Neben Gcn4p ist für die FLO11-Expression unter Aminosäure-Mangelbedingungen auch der Transkriptionsfaktor des cAMP-Weges, Flo8p notwendig. Hingegen spielen die für die FLO11-Expression unter Stickstoff-Mangelbedingungen gleichfalls wichtigen Transkriptionsfaktoren des MAPK-Weges, Ste12p und Tec1p, eine eher untergeordnete Rolle. Durch vergleichende Transkriptom-Analyse eines Hefe-Wildtyp-Stammes und eines gcn4D-Deletionsstammes, die unter Aminosäure-Mangelbedingungen gewachsen waren, konnten 225 Gene identifiziert werden, die unter Aminosäure-Mangelbedingungen Gcn4p-abhängig induziert werden. Neben Genen des Aminosäure- oder Nukleotid-Metabolismus, für die eine Gcn4p-abhängige Transkription bereits bekannt war, konnten auch eine Vielzahl von Genen identifiziert werden, die in völlig andere zelluläre Prozesse involviert sind. So wurde eine Gcn4p-abhängige Transkriptionsaktivierung für Gene des Kohlenstoff-, Fettsäure- und Phosphat-Stoffwechsels, aber auch für Gene, die für Chromatinstruktur determinierende Proteine codieren (z.B. Histone), nachgewiesen.
570 Biowissenschaften, Biologie, Biologie, Hefe, General Control, GCN4, Pseudohyphal Growth, Stickstoffmangel, S. cerevisiae, yeast, nitrogen-starvation;S. cerevisiae, 42.13, WUK 000: Genetik der Mikroorganismen, Molekularbiologie der Mikrorganismen {Mikrobiologie}
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