Úloha homologu Gcn4 proteinu Saccharomyces cerevisiae u houby Claviceps purpurea

Eva MLYNARČÍKOVÁ

Master's thesis

A role of Saccharomyces cerevisiae Gcn4 homologue protein in fungus Claviceps purpurea

Abstract:

Nedostatek aminokyselin indukuje u kvasinky Saccharomyces cerevisiae expresi Gcn4 transkripčního faktoru, který stimuluje transkripci genů zapojených nejen do biosyntézy aminokyselin. Součástí transkripční sítě označované jako všeobecná kontrola aminokyselin (GAAC) je také regulace genů zapojených např. v syntéze purinů, kofaktorů či dalších transkripčních faktorů. S více než 500 cílovými geny tak Gcn4 protein hraje důležitou roli v odpovědi kvasinky na nepříznivé podmínky. U vláknitých hub jsou homology Gcn4 proteinu, Cpc1/CpcA, klíčovými faktory tzv. mezidráhové kontroly biosyntézy aminokyselin (CPC). Vedle jejich role v biosyntéze aminokyselin se Cpc1/CpcA faktory účastní vývoje a morfologie hub, syntézy sekundárních metabolitů či patogenity hub. Pro infekci fytopatogenní houby Claviceps purpurea, mezi jejíž hostitelské rostliny patří např. obiloviny či traviny, je charakteristická transformace napadených obilek za tvorby tzv. námele. Tato skleoricia jsou charakteristická vysokým obsahem námelových alkaloidů, jež jsou využívány jako famaceutika při léčbě neurologických onemocněních. V biosyntéze alkaloidů, jejichž prekurzorem je aminokyselina tryptofan, pak může mezidráhová kontrola aminokyselin v čele s Cpc1 proteinem hrát významnou roli. Tato práce se věnuje studiu funkce Cpc1 proteinu a CPC u C. purpurea. Metodou kvasinkového rekombinačního klonování byly připraveny konstrukty pro deleci a konstitutivní overexpresi genu Cpc1 u C. purpurea 20.1. U získaných Cpc1 mutantů byla sledována schopnost růstu na minimálním mediu suplementovaným vybranými aminokyselinami, 3-aminotriazolem (3-AT; inhibitor biosyntézy His) a peroxidem vodíku. Konstruktem pro konstitutivní overexpresi genu Cpc1 byl transformován také kmen P1, který je díky schopnosti produkce alkaloidů v axenické kultuře výhodným nástrojem pro studium jejich biosyntézy.

Abstract:

Starvation for amino acid induces expression of Gcn4 transcriptional factor in yeast Saccharomyces cerevisiae which stimulates transcription not only amino acid biosynthesis genes. Part of the network known as general amino acid control (GAAC) is also regulation of genes involved in purine biosynthesis or synthesis of cofactors and other transcriptional factors. There are more than 500 Gcn4 target genes. Thus, this protein plays an important role for yeast response to unfavorable conditions. Gcn4 homologue proteins, Cpc1/CpcA, are key factors of so-called cross-patwhay control (CPC) in filamentous fungi. In addition to the role in amino acid biosynthesis, Cpc1/CpcA factors participate in fungal development and morphology, biosynthesis of secondary metabolites or fungal pathogenicity. A specific transformation of infected grains to so called ergot is characteristic for the infection of phytopathogenic fungus Claviceps purpurea with cereals and grasses as host plants. These sclerotia are characteristic by high levels of ergot alkaloids which are used as pharmaceuticals in the treatment of neurological diseases. The amino acid tryptophan is the precursor for the biosynthesis of alkaloids. Thus, cross-pathway control with Cpc1 can play an important role in this synthesis. This thesis is focused on studying of Cpc1 protein and CPC function in C. purpurea. Using method of yeast recombinational cloning constructs for deletion and constitutive expression of C. purpurea 20.1 Cpc1 gene. The ability to grow at minimal medium suplemented with selected amino acids, 3-aminotriazole (3-AT; histidine biosynthesis inhibitor) and hydrogen peroxide was monitored in the obtained Cpc1 mutants. A strain P1, which is capable of producing alkaloids in axenic culture, was also transformed with the construct for constitutive expression of Cpc1. Thus, mutants can be an effective tool for studying production of these secondary metabolites.

Keywords

Gcn4 proten, mezidráhová kontrola aminokyselin, Claviceps purpurea, tryptofan, námelové alkaloidy

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 26. 4. 2017

Thesis defence

• Supervisor: Mgr. Josef Vrabka

PALACKÝ UNIVERSITY OLOMOUC

Faculty of Science

Master programme / field:
Biochemistry / Biochemistry