Localization and Stability of the Transcriptional Activator Gcn4p of Saccharomyces cerevisiae

Abstract

Die `Allgemeine Kontrolle der Aminosäurebiosynthese` der Hefe Saccharomyces cerevisiae ist ein gut charakterisiertes regulatorisches Netzwerk, welches die ausreichende Aminosäureversorgung des Organismus gewährleistet. Dieses System wird durch Stimuli wie beispielsweise Aminosäuremangel, Purinmangel, UV Strahlung, Glukosemangel oder hohe Salzkonzentrationen aktiviert. Die Aktivierung der `Allgemeinen Kontrolle der AminosSurebiosynthese` resultiert in einer gesteigerten Transkription von mehr als 500 Zielgenen aus vielen unterschiedlichen Biosynthesewegen. In den vergangenen Jahrzehnten haben zahlreiche Untersuchungen die Kenntnisse ber dieses Netzwerk und dessen zentralen Transkriptionsaktivator Gcn4p enorm erweitert.Gcn4p ist ein klassischer bZIP Transkriptionsaktivator, der als Homodimer an konservierte Konsensussequenzen in den Promotorregionen seiner Zielgene bindet. Bei ausreichender Aminosäureversorgung ist Gcn4p ein schwach exprimiertes und sehr instabiles Protein. Aminosäuremangel führt zu einer gesteigerten Expression und Stabilität von Gcn4p. Ein Ziel dieser Arbeit war die Lokalisierung von Gcn4p aus S. cerevisiae und des homologen Proteins CPCA aus Aspergillus nidulans. Mittels Fluoreszenzmikroskopie wurde gezeigt, dass Gcn4p und CPCA unabhängig von der Aminosäureversorgung im Zellkern lokalisiert sind. Deletions- und heterologe Transportexperimente haben gezeigt, dass der Kerntransport von Gcn4p durch zwei funktionelle Kernlokalisierungssequenzen (NLS) vermittelt wird, von denen jedoch nur eine in CPCA von A. nidulans konserviert vorliegt. Untersuchungen verschiedener S. cerevisiae Importin-Mutantenstämme haben verdeutlicht, dass Importin a Srp1p und Importin b Kap95p fr den Kerntransport von Gcn4p erforderlich sind. Des weiteren war es ein Anliegen dieser Arbeit, die Regulation der Proteinstabilität von Gcn4p zu untersuchen. Die Stabilität von Gcn4p ist abhängig von der intrazellulSren Lokalisierung, wobei die spezifische Degradation von Gcn4p auf den Zellkern beschränkt ist. Die zyklinabhängige Kinase (CDK) Pho85p bewirkt durch Phosphorylierung von Thr165 die Degradation von Gcn4p und ist ebenfalls ein berwiegend im Zellkern lokalisiertes Protein. Die Aktivität von Pho85p wird unter Aminosäuremangelbedingungen durch den CDK Inhibitor Pho81p beeinflusst. Ein gestsrter Gcn4p-Kerntransport durch Deletion der NLS Motive oder durch einen defekten Transportmechanismus in einer yrb1 Mutante resultiert in stabilisiertem Gcn4p, was belegt, dass die Regulation der Gcn4p-Stabilität in Abhängigkeit von der Aminosäureversorgung im Zellkern stattfindet.