Interactions of the sterol and lipid biosynthetic pathways in yeast

Um neue Interaktionen zwischen dem Sterol- und anderen Lipidbiosynthesewegen zu identifizieren, wurde Saccharomyces cerevisiae genetisch verändert und der Gehalt der Fettsäuren und der Sterole wurde indiesen Stämmen untersucht. Die Überexpression von ACC1 im Wildtypstamm und im HMG-deregulierten (Squalen anreichernden) Stamm erhöhte in beiden Fällen, aufgrund der Co-Regulation der Gene ACC1 und HMG1, den Gehalt an Sterolen. Jedoch verringerte sich der Fettsäuregehalt im HMG-deregulierten Stamm, wohingegen es im Wildtypstamm umgekehrt war. Im Squalen-überproduzierenden Stamm könnte das Gen HMG1 eher als das Gen ACC1 eine Rolle darin spielen, den Gehalt an Squalen sowie an Sterolen zu erhöhen, wobei aber die Gesamtmenge an Fettsäuren nicht erhöht wird. Der Grund dafür ist die abgeschwächte Transkription von ACC1. Die Expressionsprofile, die mittels Mikroarrays bestimmt wurden, zeigten, dass die Überexpression von ACC1 im Wildtypstamm zur Eröhung der Transkription von Genen der Fettsäurebiosynthese (ACC1, FAS1) und der Ergosterolbiosynthese (ERG11, ERG28, ERG5, ERG2, ERG20) führt. Diese Ergebnisse unterstützen die Beobachtung, dass es im ACC1 überexprimierenden Stamm zu einer Anreicherung von Zymosterol und gesättigten Fettsäuren kommt. Die signifikant veränderte Expressionshöhe von ACC1, die mittels der Mikroarrays beobachtet wurde, führte zu einem modulierten Gehalt von Proteinen, die in der Sphingolipid- und Sterolbiosynthese in der Hefe eine Rolle spielen. Der Zusammenhang zwischen Sterol- und Sphingolipidbiosyntheseweg wurde durch das Programm Pathway StudioTM gezeigt. Im Fermentationsansatz führt die Überexpression von ACC1 zu einer signifikant erhöhten Synthese von Squalen und zu einem gemäßigt höheren Level an Ergosterolvorläufermolekülen, wohingegen der Ergosterolgehalt etwas geringer war als im Wildtyp. Die Co-Regulation von ACC1 und von HMG1 kann auch in der Fermentation als erfolgreich betrachtet werden, aber es scheint keinen Effekt auf die folgenden Schritte der Sterolbiosynthese zu haben. Eine Fermentation mit erhöhtem Sauerstoffgehalt scheint beim Wildtypstamm den Ergosterolgehalt erhöht zu haben. Der Verlauf des Ergosterolgehaltes über die Fermentationszeit zeigte jedoch, dass ein etwas höherer Ergosterolgehalt pro g Trockengewicht bereits nach ungefähr 45 Stunden beobachtet wurde. Zu diesem Zeitpunkt jedoch war die Biomasse (mit ungefähr 7mg/ml) verglichen mit der Biomasse zum Zeitpunkt der Ernte (ungefähr 13mg/ml) niedrig. Die erhöhte Glutamat-Fütterung führte zu etwas höheren Wachstumsraten und Biomassegehalten zum Erntezeitpunkt. Während der Fermentation wurde nach ca. 40 Stunden ein sehr hoher Ergosterolgehalt beim Wachstum in Medium mit hohem Glutamatgehalt ermittelt. Dies legt nahe, dass der Grund dafür eine allgemein erhöhte metabolische Aktivität ist, die die Sterolsynthese durch erhöhten Glutamatgehalt unterstützt. Der zusätzliche Stickstoff hat das Potenzial sowohl die Ergosterolausbeute zu erhöhen als auch die Fermentationszeit zu verkürzen. Um die Produktion von Ergosterol und anderer Lipide zu verbessern, wurde die optimale Flussverteilung mit pgi gene-knockout (lineares Programm) vorausberechnet. Die Gesamtzunahme der Ergosterolmenge wurde, durch das Flussbalance-Modell der Lipidstoffwechselprozesse, auf ungefähr das 2,38-Fache berechnet.

Author dc:creator

• Shin, GaHee

Advisor dc:contributor.advisor

• Lang, Christine

Licence dc:rights.uri

• http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/

Language dc:language.iso

en, English

Identifier URI

urn:nbn:de:kobv:83-opus-20427
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-1988

OAI identifier oai:identifier

oai:depositonce.tu-berlin.de:11303/2285