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Role of methyltransferases in fungal development and secondary metabolite production

dc.contributor.advisorBraus, Gerhard Prof. Dr.
dc.contributor.authorSarikaya Bayram, Özlem
dc.date.accessioned2014-02-17T09:42:58Z
dc.date.available2014-02-17T09:42:58Z
dc.date.issued2014-02-17
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0022-5E29-6
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-4369
dc.description.abstractPilzentwicklung und Sekundärmetabolismus werden durch Einwirkung von Umwelteinflüssen von Regulatorproteinen kontrolliert. Das VeA Protein repräsentiert die velvet-Domänen-Familie der Pilzregulatoren. VeA passt die sexuelle Entwicklung und den dazu gehörenden Sekundärmetabolismus von Aspergillus nidulans an die Lichtverhältnisse an. VeA bindet im Dunkeln an VelB und bildet schließlich den trimeren VelB-VeA-LaeA (velvet) Komplex. VeA dient als Brückenprotein für das velvet-Domänen-Protein VelB als Regulator der Entwicklung und die Methyltransferase LaeA als Regulator des Sekundärmetabolismus. VelB kann mit VosA einen zweiten licht-regulierten Komplex bilden, der die asexuelle Entwicklung reprimiert. Auch VosA gehört zur Familie der Velvet- Proteine. LaeA kontrolliert die Bildung der VelB-VosA und VelB-VeA-LaeA Komplexe während der Entwicklung. laeA Nullmutationen können nicht mehr auf Licht reagieren, was ihre Schlüsselrolle als Regulatoren der Entwicklung unterstreicht. Die Abwesenheit von LaeA führt zur Bildung von wesentlich kleineren Fruchtkörpern. Grund hierfür ist das Fehlen runder Hülle-Zellen, die den jungen Fruchtkörper ernähren und in seiner Entwicklung unterstützen. LaeA spielt damit eine dynamische Rolle während der morphologischen und biochemischen Entwicklung des Pilzes, indem die Expression, Interaktion und die Modifikation der velvet Regulatoren kontrolliert werden. Im zweiten Teil der Arbeit wurde die VeA-Plattform für Protein-Protein Interaktionen weiter untersucht. VeA interagierende Proteine (Vips) identifiziert in einen „Yeast-two-hybrid“ System führten zu einem trimeren Methyltransferase-Komplex, der Signaltransduktion mit epigenetischer Kontrolle verbindet. Der neuartige Komplex enthält das Plasmamembran-assoziierte Trimer VapA-VipC-VapB. Das Dimer VipC-VapB ist über das FYVE-ähnliche Zinkfinger Protein VapA an die Plasmamembran gebunden und ermöglicht dem nuklearen VelB-VeA-LaeA Komplex die Aktivierung der Transkription der sexuellen Entwicklung. Sobald die Abkopplung vom VapA stattgefunden hat, wird VipC-VapB zum Kern transportiert. VipC-VapB interagiert physikalisch mit VeA, vermindert dessen Transport zum Kern und die Stabilität. Folglich wird der Anteil des VelB-VeA-LaeA Komplexes im Kern reduziert. Die nukleare VapB Methyltransferase vermindert die Entstehung des fakultativen Chromatins indem es die Histon 3 Lysin 9 Methylierung (H3K9 me3) vermindert. Dies begünstigt die Aktivierung der frühen Regulatorgene flbA und flbC, die dann das asexuelle Programm im Licht vorantreiben. Der VapA-VipC-VapB Methyltransferase-Weg vereinigt die Kontrolle des Kernimportes und der Stabilität von Transkriptionsfaktoren mit der Modifikation von Histonen. Erst dieses komplexe Zusammenspiel unterschiedlicher Mechanismen erlaubt eine angemessene Antwort für die Differenzierung des Pilzes.de
dc.language.isoengde
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/
dc.subject.ddc570de
dc.titleRole of methyltransferases in fungal development and secondary metabolite productionde
dc.typedoctoralThesisde
dc.contributor.refereeBraus, Gerhard Prof. Dr.
dc.date.examination2014-01-17
dc.description.abstractengFungal development and secondary metabolism are controlled by environmental signals through regulatory proteins. VeA protein is the founding member of the velvet superfamily of fungal regulators. It is involved in light response and coordinates sexual reproduction and secondary metabolism in Aspergillus nidulans. In the dark, VeA bridges VelB and LaeA proteins to form the VelB-VeA-LaeA (velvet) complex. The VeA-like protein VelB is a developmental regulator, whereas LaeA has been known as global regulator of secondary metabolism. In the first part of this study, it was shown that VelB forms a second light-regulated complex together with VosA, another member of the velvet family, which represses asexual development. LaeA directs the formation of the VelB-VosA and VelB-VeA-LaeA complexes and coordinates secondary metabolism during development. The laeA null mutant results in constitutive sexual differentiation, indicating that LaeA plays a pivotal role in inhibiting sexual development in response to light. Moreover, the absence of LaeA results in formation of significantly smaller fruiting bodies, which is due to the lack of a specific globose cell type (Hülle cells) that nurses the young fruiting body during development. This suggests that LaeA plays a dynamic role in fungal morphological and chemical development, and controls expression, interactions and modification of the velvet regulators. VeA represents a platform for protein-protein interactions for regulation of development and secondary metabolism. VeA platform function was further studied in the second part of this study, which focused on novel VeA interacting proteins (Vips) and their interaction partners. A yeast two-hybrid screen using VeA as bait led to the identification of a trimeric methyltransferase complex that connects signal transduction to epigenetic control. The novel complex contains the plasma membrane associated trimeric VapA-VipC-VapB proteins. The VipC-VapB heterodimeric methyltransferases of the complex are tethered to the plasma membrane by the FYVE-like zinc finger protein VapA allowing the nuclear VelB-VeA-LaeA complex to activate transcription for sexual development. Once the release from VapA is triggered, VipC-VapB is transported into the nucleus. VipC-VapB physically interacts with VeA, impairs its nuclear import and protein stability, which in consequence reduces the level of nuclear VelB-VeA-LaeA complex. Nuclear VapB methyltransferase diminishes the establishment of facultative heterochromatin by decreasing histone 3 lysine 9 trimethylation (H3K9 me3). This favors the activation of early regulatory genes flbA and flbC, which promotes the asexual program in presence of light. The VapA-VipC-VapB methyltransferase pathway combines control of nuclear import and stability of transcription factors with histone modification to foster appropriate differentiation responses.de
dc.contributor.coRefereePöggeler, Stefanie Prof. Dr.
dc.contributor.thirdRefereeKrebber, Heike Prof. Dr.
dc.subject.engSecondary metabolismde
dc.subject.engfungal developmentde
dc.subject.englight responsede
dc.subject.engmethyltransferasesde
dc.subject.enghistone modificationde
dc.subject.engAspergillus nidulansde
dc.subject.engvelvet complexde
dc.subject.engvelvet interacting proteinsde
dc.subject.engVosA-VelBde
dc.subject.engHulle cellsde
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-11858/00-1735-0000-0022-5E29-6-3
dc.affiliation.instituteGöttinger Graduiertenschule für Neurowissenschaften, Biophysik und molekulare Biowissenschaften (GGNB)de
dc.subject.gokfullBiologie (PPN619462639)de
dc.identifier.ppn778633608


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