Dokument: AGC-Kinase-Netzwerk in Candida albicans
| Titel: | AGC-Kinase-Netzwerk in Candida albicans | |||||||
| Weiterer Titel: | AGC kinase network in Candida albicans | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=29345 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20140428-132731-3 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Schäkel, Alida [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Ernst, Joachim F. [Gutachter] Prof. Dr. Däubener, Walter [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibungen: | AGC-Kinasen sind konservierte Serin-/Threoninkinasen, die im humanpathogenen Pilz Candida albicans das Zellwachstum und die Morphogenese regulieren. Die Proteinkinase A (PKA) aktiviert den zentralen Transkriptionsfaktor Efg1, der die Morphogenese zwischen einer Hefe- und einer Hyphenwuchsform reguliert. Durch diesen Dimorphismus ist C. albicans in der Lage, normoxische Bereiche (z.B. die Haut) oder hypoxische Regionen (innere Organe) des Körpers zu besiedeln. Die Proteinkinase B Sch9 reprimiert die Hyphenbildung unter hypoxischen Bedingungen und fördert dadurch die Proliferation der Hefeform von C. albicans.
Durch die Kombination von Chromatinimmunpräzipiation und Microarray-Hybridisierung (ChIP-chip) wurden genomweite Bindesequenzen der PKA-Isoformen Tpk1 und Tpk2 unter Hefewachstums- und Hypheninduktionsbedingungen identifiziert. Während des Hefewachstums lokalisierten beide Isoformen hauptsächlich innerhalb von kodierenden Genregionen (ORFs). Die Bildung des PKA-Holoenzyms war hierfür nicht erforderlich, da die regulatorische Untereinheit Bcy1 andere chromosomale Binderegionen aufwies. Kurz nach der Induktion von Hyphen veränderten sich die genomischen Bindestellen von Tpk1 und Tpk2 und die Isoformen lokalisierten präferenziell an Promotorregionen. Insbesondere Tpk2-Bindestellen markierten dabei wichtige Regulatorgene der Morphogenese. Vergleiche von tpk-Mutanten mit Wildtypzellen zeigten, dass die Promotorbindung von Tpk2 mit dem Transkriptspiegel der Zielgene korreliert. Unter Beteiligung der PKA-Isoform Tpk2 wird das EFG1-Gen bei der Hypheninduktion negativ autoreguliert (Lassak et al., 2011). ChIP-chip-Versuche zeigten, dass Tpk2 bei Hefewachstum an den EFG1-ORF bindet, während bei Hypheninduktion Tpk1 mit Efg1-Binderegionen im EFG1-Promotor ko-lokalisiert. Die Korrelation von Tpk2- mit Efg1-Bindestellen lässt eine gemeinsame Regulation der Zielgene vermuten. Möglicherweise beschleunigt die ORF-Lokalisation der PKA-Isoformen die zügige Phosphorylierung von Efg1 und erleichtert dadurch die Hyphenmorphogenese. Die AGC-Kinase Sch9 hat unter bestimmten hypoxischen Bedingungen (O2 < 10 %, CO2 > 1 %, Temperaturen < 37 °C) die Funktion, die Hyphenbildung zu reprimieren. Es konnte gezeigt werden, dass die Aktivität der vorgeschalteten Tor1-Kinase, aber nicht der nachgeschalteten AGC-Kinase Rim15, für diese Suppression benötigt wird. Auf der Suche nach Zielgenen der Hyphenrepression wurden genomische ChIP-chip-Analysen durchgeführt, die jedoch fast ausschließlich eine Assoziation mit allen acht Zentromerregionen zeigten. Zusätzlich war Sch9 am RDN1-Locus lokalisiert, der für ribosomale RNA kodiert. Beide Bindeorte wurden bei normoxischem, wie bei hypoxischem Wachstum nachgewiesen. Die Wachstums-stimulierenden Funktionen von Sch9 könnten daher teilweise durch die Förderung der Chromosomensegregation zustande kommen. Die Bindung von Sch9 an den RDN1-Locus, aber nicht an Zentromerregionen, wurde in parallelen ChIP-chip-Analysen auch in S. cerevisiae nachgewiesen. Diese Bindestelle ist daher wahrscheinlich in Pilzen konserviert und könnte die Ribosomenbiogenese stimulieren. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass durch die Analyse ihrer genomischen Bindestellen bekannte und neue Zielgene der Signalwege von AGC-Kinasen identifiziert wurden. Die Abhängigkeit der Binderegionen von den Wachstumsbedingungen verdeutlicht dabei die regulatorischen Rollen der AGC-Kinasen bei der Hyphenmorphogenese.AGC kinases are conserved serine/threonine kinases that regulate growth and morphogenesis in the human fungal pathogen Candida albicans. The protein kinase A (PKA) activates the central transcription factor Efg1, which regulates the morphogenesis between a yeast and a hyphal growth form. This dimorphism enables C. albicans to colonize normoxic areas (e. g. skin), as well as hypoxic regions (inner organs) of the body. The protein kinase B Sch9 represses hyphal formation during hypoxic conditions and thus promotes the proliferation of the yeast form of C. albicans. By the combination of chromatin immunprecipitation and microarray-hybridisation (ChIP chip) genome-wide binding sequences of the PKA isoforms Tpk1 and Tpk2 were identified under yeast growth and hyphal induction conditions. During yeast growth both isoforms were located primarily within coding regions (ORFs). The formation of a PKA holoenzyme was not necessary, since the regulatory subunit Bcy1 showed different chromosomal binding regions. Shortly after hyphal induction the genomic binding sites of Tpk1 and Tpk2 changed and the isoforms were preferentially located at promoter regions. In particular, Tpk2 binding sites were found next to genes encoding regulators of morphogenesis. Comparisons of tpk-mutants and wild-type cells showed that binding of Tpk2 within promoter regions correlates with the transcript level of the corresponding gene. In conjunction with the PKA-isoform Tpk2, EFG1 is negatively autoregulated during hyphal induction (Lassak et al., 2011). ChIP chip experiments showed that during yeast growth Tpk2 binds to the EFG1-ORF, while after hyphal induction Tpk1 is co-localized at EFG1-binding sites at the EFG1-Promotor. The correlation between Tpk2 and Efg1 binding sites indicates a joint regulation of their target genes. It is possible that the ORF localization of the Tpk-Isoforms accelerates the phosphorylation of Efg1, which in turn facilitates hyphal morphogenesis. The AGC kinase Sch9 has the function of preventing hyphal formation under special hypoxic conditions (O2 < 10 %, CO2 > 1 %, temperatures < 37 °C). It has been shown that the activity of the upstream Tor1 kinase, but not the downstream AGC kinase Rim15 is needed for this suppression. In search of new target genes of hyphal repression, genomic ChIP chip analyses were perfomed, which almost exclusively showed an association with all eight centromeric regions. Additionally, Sch9 was localized at the RDN1 locus, which encodes for ribosomal RNA. Both binding regions were identified under normoxic and hypoxic growth conditions. The growth stimulating effects of Sch9 can therefore be partially explained by the support of chromosome segregation. Binding of Sch9 to the RDN1 locus, but not to centromeric regions, was also identified in parallel ChIP chip analyses in S. cerevisiae. This binding site appears to be conserved among fungi and could probably stimulate ribosomal biogenesis. In summary, the analyses of their genomic binding sites identified known and new target genes of the signalling pathways of AGC kinases. The dependence of the binding sites on growth conditions illustrates the regulatory roles of AGC kinases during hyphal morphogenesis. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie » Mikrobiologie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 28.04.2014 | |||||||
| Dateien geändert am: | 28.04.2014 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 27.09.2013 | |||||||
| Datum der Promotion: | 21.11.2013 |
