Regulation of Growth and Development by the Small GTPase Cdc42p and the Transcription Factor Tec1p in <i>Saccharomyces cerevisiae</i>

Abstract

Die Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae ist ein dimorpher Pilz, der in verschiedenen Wachstumsformen vorkommen kann. Stickstoffmangel löst in diploiden Zellen den Übergang vom Wachstum in der einzelligen Hefeform zu einer multizellulären, filamentösen Form aus. Diese Wuchsform wird als pseudohyphales Wachstum bezeichnet. Ein ähnlicher Differenzierungsprozess tritt bei haploiden Zellen auf Vollmedium auf. Allerdings sind die zel lulären Veränderungen beim sogenannten haploid invasiven Wachstum weniger tiefgreifend als bei der Pseudohyphenbildung. Die Signale, welche filamentöses/invasives Wachstum auslösen, werden über eine konservierte Mitogen-aktivierte Protein-Kinase (MAPK) Kaskade übertragen. Erstaunlicherweise werden einige Komponenten dieses Weges ebenfalls für die Konjugation haploider Hefezellen benötigt.In dieser Arbeit wurden die Funktionen von zwei Proteinen, Cdc42p und Tec1p, für die Zelldifferenzierung in der Hefe untersucht. Die kleine GTPase Cdc42p ist ein essentielles Protein. Es fungiert als molekularer Schalter, der zwischen einer aktiven, GTP-gebundenen und einer inaktiven, GDP-gebundenen Konformation wechselt. In der aktiven Form interagiert Cdc42p mit einer Reihe von Effektorproteinen, um empfangene Signale weiterzuleiten. In dieser Arbeit wurden durch PCR-Mutagenese cdc42 Mutantenallele isoliert, die für neue Varianten von Cdc42p kodieren, welche die essentiellen Zellteilungsfunktionen von Cdc42p von solchen Funktionen trennen, die spezifisch für die Pseudohyphenbildung benötigt werden.Der Transkriptionsfaktor Tec1p enthält eine konservierte DNA-Bindedomäne. Dieses sogenannte TEA/ATTS-Motiv wurde in einer Reihe weiterer Transkriptionsfaktoren in unterschiedlichen eukaryotischen Organismen identifiziert. Bisher ging man davon aus, dass Tec1p nur im Verbund mit einem weiteren Transkriptionsfaktor, Ste12p, als Heterodimer die Expression filamentspezifischer Zielgene auslösen kann. Hier konnte hingegen gezeigt werden, dass Tec1p prinzipiell auch ohne Ste12p funktionell ist.In einem weiteren Projekt wurde die Regulation von TEC1 durch die MAP Kinasen Kss1p und Fus3p untersucht. Fus3p gilt als konjugationsspezifische MAP Kinase, während Kss1p als filament-/invasionsspezifische MAP Kinase angesehen wird. Überraschenderweise interagiert Tec1p jedoch mit beiden Proteinkinasen, obwohl es für die Konjugation nicht benötigt wird. Durch Pheromonbehandlung wurde Tec1p von Fus3p phosphoryliert, und die Tec1p Proteinmenge wurde deutlich herunterreguliert. Dies deutet auf eine Funktion von Tec1p als Spezifitätsfaktor hin, der verhindert, dass ein Pheromonsignal gleichzeitig filament-/invasionsspezifische Zielgene aktiviert.