Praca doktorska
Ładowanie...
Rola czynnika transkrypcyjnego AreB w regulacji metabolizmu węgla i azotu u Aspergillus nidulans
| dc.abstract.pl | 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. |
| dc.abstract.pl | Aspergillus nidulans adapts its metabolism in response to the type and concentration of nutrients in the surrounding environment. This results from the cooperation of general regulatory systems such as carbon catabolite repression and nitrogen metabolite repression. These systems regulate the preferential utilization of the most economical source of carbon or nitrogen, as well as switching to other compounds when preferred sources are limited. CreA repressor is a key regulator in the carbon catabolite repression system, which regulates the expression of target genes in the presence of glucose. Two GATA transcription factors, AreA and AreB are the main regulators in nitrogen metabolic repression system. AreA activates the expression of genes involved in utilization of alternative nitrogen sources when glutamine is not present in the environment. It was known that the second, much less characterized regulator AreB function as a repressor or activator of some nitrogen metabolism genes. The aim of this work was to ascertain the role of the AreB transcription factor in regulation of carbon and nitrogen metabolism in A. nidulans and the mechanisms underlying its function. Expression analysis of the three areB gene transcripts under different carbon-nitrogen conditions revealed differential expression of the three AreB protein isoforms depending on the carbon and nitrogen source. Analysis of the expression of selected genes encoding carbon and nitrogen regulators in the areBΔ strain and transcriptomic analysis of the areBΔ strain grown under different carbon and nitrogen conditions showed a broad regulatory role for AreB which functions as an activator or repressor of its target genes. This regulation was found to be both direct or indirect via control of other regulatory proteins. Furthermore, microscopic analysis of the three AreB isoforms indicates differences in their subcellular localization, suggesting that these isoforms may have different regulatory functions depending on the carbon and nitrogen conditions. Subcellular localization of AreA was also tested. We have shown that AreA nuclear localization depends not only on the nitrogen source but also on the carbon source. Proteins interacting with AreB in vivo were identified and selected across three groups: proteins involved in transcription, protein kinases and proteins involved in nuclear transport. Interactions of AreB with general and specific transcription factors, histones and histone-modifying enzymes as well as with chromatin remodeling proteins was detected indicating mechanisms of AreB regulation. Interactions with protein kinases indicate that AreB activity and its transport to the nucleus is potentially regulated by phosphorylation and dephosphorylation. Interactions with proteins involved in nuclear transport confirm that AreB is transported into the nucleus. Finally, BiFC analysis showed no interaction between AreBα isoform and AreA in vivo, under any conditions tested. Based on these obtained results, a comprehensive model of function of AreB, as well as, the regulation of activity of AreB was proposed. |
| dc.affiliation.department | Wydział Biologii |
| dc.contributor.author | Rojek, Patrycja |
| dc.date.accessioned | 2023-11-24T06:28:44Z |
| dc.date.available | 2023-11-24T06:28:44Z |
| dc.date.defence | 2023-12-04 |
| dc.date.issued | 2023-11-24 |
| dc.description.additional | Link archiwalny https://depotuw.ceon.pl/handle/item/4786 |
| dc.description.promoter | Dzikowska, Agnieszka |
| dc.identifier.uri | https://repozytorium.uw.edu.pl//handle/item/4786 |
| dc.language.iso | pl |
| dc.rights | ClosedAccess |
| dc.subject.pl | Aspergillus nidulans |
| dc.subject.pl | kataboliczna represja węglowa |
| dc.subject.pl | metaboliczna represja azotowa |
| dc.subject.pl | AreB |
| dc.subject.pl | carbon catabolite repression |
| dc.subject.pl | nitrogen metabolic repression |
| dc.title | Rola czynnika transkrypcyjnego AreB w regulacji metabolizmu węgla i azotu u Aspergillus nidulans |
| dc.title.alternative | The role of the GATA transcription factor AreB in regulation of nitrogen and carbon metabolism in Aspergillus nidulans |
| dc.type | DoctoralThesis |
| dspace.entity.type | Publication |