Rola czynnika transkrypcyjnego AreB w regulacji metabolizmu węgla i azotu u Aspergillus nidulans

Aspergillus nidulans dostosowuje swój metabolizm do zmieniającego się w środowisku stężenia i rodzaju składników odżywczych. Zdolność ta wynika ze współdziałania ogólnych systemów regulacyjnych, takich jak kataboliczna represja węglowa oraz metaboliczna represja azotowa. Systemy te odpowiadają za preferencyjne wykorzystanie najbardziej ekonomicznego źródła węgla lub azotu oraz za wykorzystywanie innych źródeł w przypadku niedoboru źródeł preferowanych. W regulacji katabolizmu węgla główną rolę pełni represor CreA, który hamuje ekspresję genów docelowych w obecności glukozy. System azotowej represji katabolicznej jest związany z dwoma czynnikami transkrypcyjnymi z rodziny GATA, AreA oraz AreB. AreA aktywuje ekspresję genów związanych z wykorzystaniem alternatywnych źródeł azotu, gdy w podłożu nie ma glutaminy. Wiadomo było, że AreB, drugi dużo słabiej scharakteryzowany regulator może pełnić funkcję represora lub aktywatora niektórych genów związanych z metabolizmem azotu. Celem niniejszej pracy było określenie roli czynnika transkrypcyjnego AreB w regulacji metabolizmu węgla i azotu u A. nidulans oraz mechanizmów jego działania. Analiza zmian poziomu ekspresji trzech transkryptów genu areB w różnych warunkach węglowo-azotowych wykazała, że różnicowa ekspresja trzech izoform białka AreB jest regulowana w zależności od źródła węgla i azotu. Analiza ekspresji wybranych genów kodujących regulatory węglowe i azotowe w szczepie areBΔ oraz analiza transkryptomiczna tego szczepu hodowanego w różnych warunkach azotowo-węglowych wykazała, że AreB pełni funkcje regulatora ogólnego, działającego jako aktywator lub represor genów docelowych. AreB reguluje ekspresję genów w sposób bezpośredni, jak również pośredni - poprzez regulację ekspresji innych białek regulatorowych. Analiza mikroskopowa trzech izoform AreB wykazała, że ich lokalizacja wewnątrzkomórkowa różni się w zależności od warunków węglowo-azotowych, co sugeruje, że izoformy te mogą pełnić różne funkcje oraz wpływać na regulację różnych grup genów w zależności od tych warunków. Zbadano również lokalizację komórkową AreA. Wykazano, że jego jądrowa lokalizacja zależy nie tylko od źródła azotu, ale także od źródła węgla. Zidentyfikowano białka oddziałujące z trzema izoformami AreB in vivo, wśród których wyselekcjonowano białka zaangażowane w transkrypcję, kinazy białkowe oraz białka biorące udział w transporcie do jądra. Wykryto oddziaływania AreB z ogólnymi i specyficznymi czynnikami transkrypcyjnymi, histonami i enzymami modyfikującymi histony, a także z białkami remodelującymi chromatynę, co wskazuje na mechanizm działania AreB. Oddziaływania z kinazami białkowymi wskazują na to, że aktywność AreB, oraz jego transport do jądra mogą być regulowane poprzez fosforylację i/lub defosforylację. Oddziaływania z białkami biorącymi udział w transporcie do jądra, potwierdzają, że AreB jest transportowane do jądra. Analiza BiFC nie wykazała oddziaływania izoformy AreBα z AreA in vivo w żadnych z badanych warunków węglowo-azotowych. Na podstawie uzyskanych wyników zaproponowano model działania i regulacji aktywności AreB.