Dokument: Untersuchungen zur Regulation und Bindespezifität des Transkriptionsfaktors Efg1 in Candida albicans
| Titel: | Untersuchungen zur Regulation und Bindespezifität des Transkriptionsfaktors Efg1 in Candida albicans | |||||||
| Weiterer Titel: | Investigations on regulation and binding specificity of the transcription factor Efg1 in Candida albicans | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=22084 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20120814-134551-0 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Lassak, Theresia [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Ernst, Joachim F. [Betreuer/Doktorvater] Prof. Dr. Bott, Michael [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibungen: | Der Transkriptionsfaktor Efg1 ist ein zentraler Regulator der Morphogenese, des Metabolismus und der Virulenz des humanpathogenen Pilzes Candida albicans. Efg1 reguliert den Dimorphismus, d. h. den Wechsel zwischen der Hefe- und der Hyphenwuchsform und steuert dadurch entscheidend die Interaktionen mit den menschlichen Wirtszellen.
Durch Chromatinimmunpräzipitation in Verbindung mit genomweiten Microarrays (ChIP-chip) wurde die chromosomale Efg1-Bindung untersucht. Unter Hefe-Wachstumsbedingungen lokalisierten die Binderegionen überwiegend außerhalb kodierender Genregionen. Die chromosomalen Bindebereiche konnten hauptsächlich Genen zugeordnet werden, die zu den Kategorien Zellmorphologie (hyphales Wachstum, white-opaque-Phänotypwechsel) und Regulation der Genexpression gehören. Die Promotoren der Gene EFG1 und TCC1 stellten Hauptbinderegionen von Efg1 dar. Weitere Gene, an deren Promotorbereich Efg1 bindet, kodieren sowohl für induzierende als auch für reprimierende Regulatoren der Morphogenese. Basierend auf den Efg1-Binderegionen der ChIP-chip-Analysen und einem in vitro DNA-“footprint“ wurde das Palindrom TATGCATA als Konsensussequenz für Efg1 ermittelt und als EGR (Efg1 recognition)-Sequenz benannt. Unerwarteterweise ging unter Hyphen-Induktionsbedingungen die Efg1-Bindung an fast allen EGR-Sequenzen verloren. Bereits 30 Minuten nach Hypheninduktion waren Efg1-Interaktionen mit dem EFG1- und TCC1-Promotor nicht mehr nachweisbar und es wurden andere chromosomale Bereiche durch Efg1 gebunden als in der Hefeform. Die Efg1-Binderegionen waren jetzt hauptsächlich in kodierenden Bereichen von Genen lokalisiert und es konnten wenigstens fünf verschiedene chromosomale Efg1-Bindesequenzen identifiziert werden, die mit dem EGR-Motiv nicht verwandt sind. Die mit Efg1-Bindestellen assoziierten Gene konnten in keine gemeinsamen funktionellen Kategorien eingruppiert werden, was ein breites Efg1-Regulationsspektrum bei der Hypheninduktion vermuten lässt. Der schnelle Verlust der Efg1-Bindung am EFG1-Promotor korreliert mit dem schnellen Absinken des EFG1-Transkriptspiegels bei der Hypheninduktion. Durch Fusionen des EFG1-Promotors an das RLUC-Reportergen in einer efg1-Mutante konnte gezeigt werden, dass Efg1 nicht für die Aktivität des EFG1-Promotors in der Hefewachstumsform benötigt wird, sondern für das Absenken des EFG1-Transkriptspiegels bei der Hypheninduktion. Diese Fähigkeit von Efg1, den EFG1-Promotor zu reprimieren, ist daher nur innerhalb eines kleinen Zeitfensters nach Hypheninduktion möglich. Die damit verbundene Verringerung der EFG1-Promotoraktivität wird durch die Tpk2-Isoform der Proteinkinase A (PKA) und den Flo8-Transkriptionsfaktor gesteuert, wie durch die fehlende Regulation in tpk2- und flo8-Mutanten gezeigt wurde. Die Tpk1-PKA-Isoform ist dagegen für diese Promotorregulation entbehrlich. In Vorarbeiten konnte gezeigt werden, dass die Erniedrigung des EFG1-Transkriptspiegels für die Hyphenmorphogenese essentiell ist. Die Ergebnisse lassen vermuten, dass Efg1 bei Hefewachstum durch seine Präsenz an Promotoren von Genen, die die Hyphenbildung steuern, einschließlich EFG1 und TCC1, die Hyphenbildung vorbereitet und dadurch beschleunigt. Die eigentliche EFG1-Promotorregulation erfolgt wahrscheinlich über die Phosphorylierung von Efg1 durch die Tpk2-PKA-Isoform und nachfolgende epigenetische Veränderungen.Efg1 is a central transcriptional regulator of morphogenesis, metabolism and virulence of the human fungal pathogen Candida albicans. Efg1 regulates the dimorphism, i. e. the switching between yeast and hyphal growth and thus it is crucial for the regulation of the interaction with human host cells. By combination of chromatin immunoprecipitation and genome-wide microarrays (ChIP chip) the chromosomal Efg1-binding was explored. Under yeast growth conditions the binding sites localized primarily outside of coding regions. The chromosomal binding regions were mainly associated with genes belonging to the categories cell morphology (hyphal growth, white-opaque-switching) and regulation of gene expression. The main binding sites of Efg1 were promoters of EFG1 and TCC1 genes. Other genes binding Efg1 in their promoter regions are encoding inducers as well as repressors of morphogenesis. Based on Efg1 binding regions determined by ChIP chip and in vitro DNA footprint analyses the palindrome TATGCATA was determined as the consensus binding sequence for Efg1, which was designated EGR (Efg1 recognition) sequence. Unexpectedly, under hyphal induction conditions Efg1 binding to almost all EGR sequences was lost. After only thirty minutes of induction no Efg1 interactions with the EFG1 and TCC1 promoters were detectable and different chromosomal regions were bound by Efg1 as compared to the yeast growth form. By this time Efg1 binding regions were mainly located in coding areas of genes and at least five different Efg1 chromosomal binding sequences not related to the EGR motif could be identified. Genes associated with Efg1 binding regions could not be allocated to common functional categories suggesting a wide regulatory spectrum of Efg1 during hyphal induction. Fast disappearance of Efg1 binding at the EFG1 promoter correlates with the rapid decline of the EFG1 transcript level during hyphal induction. By EFG1 promoter fusions to the RLUC reporter gene in an efg1 mutant it could be shown that Efg1 is not necessary for the activity of the EFG1 promoter during yeast growth but it is required for the decrease in EFG1 transcript levels during hyphal induction. Thus, the ability of Efg1 to repress the EFG1 promoter must occur during a short time window after hyphal induction. The concomitant decrease in EFG1 promoter activity is controlled by the Tpk2 isoform of protein kinase A (PKA) and by the Flo8 transcription factor, as shown by the missing regulation in tpk2- und flo8-mutants. In contrast, the PKA isoform Tpk1 is dispensable for this regulation. In preliminary work it could be shown that the decline in EFG1 transcript levels is essential for hyphal morphogenesis. The results suggest that during yeast growth Efg1 prepares hyphal development by its presence at the promoters of genes that regulate hyphal development, including EFG1 and TCC1, and thereby accelerates morphogenesis. The actual EFG1 promoter regulation is probably achieved by phosphorylation of Efg1 by the Tpk2 PKA isoform and subsequent epigenetic alterations. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie » Mikrobiologie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 14.08.2012 | |||||||
| Dateien geändert am: | 14.08.2012 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 08.11.2011 | |||||||
| Datum der Promotion: | 05.12.2011 |
