Role signální dráhy HOG MAPK při osmotickém stresu u Saccharomyces cerevisiae

• Thesis title in Czech: Role signální dráhy HOG MAPK při osmotickém; stresu u Saccharomyces cerevisiae
• Thesis title in English: The role of HOG MAPK signaling pathway during osmotic ; stress in Saccharomyces cerevisiae
• Academic year of topic announcement: 2006/2007
• Thesis type: diploma thesis
• Thesis language: čeština
• Department: Department of Genetics and Microbiology (31-140)
• Supervisor: RNDr. Martin Pospíšek, Ph.D.
• Author: hidden - assigned and confirmed by the Study Dept.
• Date of registration: 04.05.2007
• Date of assignment: 04.05.2007
• Date of electronic submission: 04.05.2007
• Date of proceeded defence: 05.06.2007
• Opponents: doc. RNDr. Blanka Janderová, CSc.

Preliminary scope of work

Kvasinky Saccharomyces cerevisiae využívají během podmínek zvýšené osmolarity ve vnějším prostředí konzervovanou MAPK signální kaskádu (HOG dráhu). Ta vyvolává takové reakce buňky, které umožňují buňce pokračovat v růstu i za nepříznivých podmínek. Aktivace HOG dráhy a s ní i Hog1 MAP kinázy vede k produkci glycerolu, který zabraňuje dehydrataci buňky a zvyšuje expresi mnoha dalších Hog1 dependentních genů tak, aby se buňka mohla adaptovat na vnější nevlídné podmínky. Snažila jsem se najít rozdíly v translaci mezi kmenem divokého typu a dvěma kmeny s mutantním hog1 genem před a po 0,4 M NaCl osmotickém stresu (2, 6, 30 min). K pokusům jsem použila mutantní kmen obsahující deleci genu hog1Δ a hog1-as, který obsahuje bodovou mutaci, jež umožňuje inhibici Hog1 MAPK za přítomnosti specifického AS inhibitoru. Pomocí plotnového testu jsem otestovala specifitu AS inhibitoru a nalezla vhodnou koncentraci inhibitoru 5 μM potřebnou pro zablokování Hog1 MAPK v hog1-as mutantovi. Polyzomální profily ověřily, že osmotický stres snižuje míru translace. Hog1Δ mutant a hog1-as AS inhibovaný mutant se chovali podobně a jejich translace se zotavovala výrazně pomaleji než translace divokého kmene. To potvrzuje, že HOG1 gen je důležitý pro zotavení se buněk z osmotického stresu. Analýza DNA čipem ukázala, že exprese Hog1 dependentních genů vzrostla po osmotickém stresu u divokého kmene, ale k tomuto jevu nedošlo u hog1 mutantů. Mezi geny indukované osmotickým stresem patří geny reagující na stimul (stres), vysychání buňky, nedostatek vody a transport sodných iontů. Po osmotickém stresu došlo u divokého kmene k potlačení exprese ribozomálních genů, ale nedošlo k tomu u hog1 mutantů.

Preliminary scope of work in English

Budding yeast (Saccharomyces cerevisiae) cells utilize a conserved mitogen-activated protein kinase (MAPK) signaling cascade (the high-osmolarity glycerol or HOG pathway) during conditions of increased external osmolarity. It evokes cellular responses necessary to permit continued growth. Activation of HOG pathway with Hog1 MAP kinase results in production of glycerol to prevent dehydration and up regulation of other Hog1 dependent genes because of cell adaptation. We were trying to find difference in translation between wild-type cells and two mutants of hog1 gene before and after 0,4 M NaCl osmotic stress (2, 6, 30 min). We used deletion mutant hog1Δ and hog1-as mutant with point mutation which allows inhibition of Hog1 MAPK during presence of specific AS inhibitor. We tested AS inhibitor by plate test and have found optimal concentration of 5 μM for blocking Hog1 MAPK in hog1-as mutant. Translation profiling proves that osmotic stress decreases translation in general. Hog1Δ mutant and hog1-as AS inhibited mutant behave similarly and their translation recovers slower than the wild-type’s. That confirms that HOG1 gene is important for cell recovery from the osmotic stress.
Microarray analysis shows that Hog1 dependent genes in wild-type are induced under osmotic stress but not in hog1 mutants. Genes up regulated after osmotic stress include genes responding to stimulus (stress), desiccation, water deprivation and sodium ion transport. After osmotic stress ribosomal genes are suppressed in wild-type cells but not in hog1 mutants.