velikost textu

Function and localization of the SUN family of proteins in yeast populations

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Function and localization of the SUN family of proteins in yeast populations
Název v češtině:
Funkce a lokalizace rodiny SUN proteinů v kvasinkových populacích
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Evgeny Kuznetsov
Školitel:
prof. RNDr. Zdena Palková, CSc.
Oponenti:
doc. RNDr. Blanka Janderová, CSc.
RNDr. Ivana Malcová, CSc.
Id práce:
84822
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra genetiky a mikrobiologie (31-140)
Program studia:
Molekulární a buněčná biologie, genetika a virologie (P1519)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
22. 9. 2016
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Abstrakt:
Abstrakt Rodina SUN proteinů (Uth1p, Sun4p, Sim1p, Nca3p) je skupina proteinů vyskytujicích v houbach a podobných glucanazům bunečny steny. SUN proteiny mají vysokou homologie v jejich C-terminalní doméně která je 256 aminokyselin dlouhá. Naše předchozí studium vývoje kvasinkových koloní odhalilo, že členy rodiny SUN proteinů mohou byt zapojený do procesu stárnutí a také mohou hrát důležitou roli pro přežívaní během vývoje a růstu mnohobunečné kvasinkové populace. V naší laboratoři jsme provedli microarray analýzu změn expresí genů v koloních, ktera ukázala výrazné změny v urovni exprese člena SUN rodiny UTH1. Kmen s deletovaným UTH1 genem vykazuje zpomalenější růst a horší přeživaní v kvasinkových koloních při porovnaní s wild type kmenem. Nicméně v své práci jsem se soustředil na identifikaci a ziskaní vice informací o funkcích jednotlivych SUN proteinů a zjištění jejich přesné lokalizace. Je zajimavé, že nekteré SUN proteiny mají duální lokalizaci (Uth1p a Sun4p) v mitochondrích a buněčné stěně a mohou byt spojeny s jejich funkcí. V této disertační práci, kapitola “Results and discussion” byla rozdělena na dvě části: první adresovaná otázkám, které se týkají lokalizace, regulaci zavislé na kysliku a možne zapojení SUN proteinů v remodelaci buněčné stěny. Druhé časti předcházel vývoj nové metody vizualizací jizvy zrodu a proteinů lokalizovaných v buňečné stěně a týkala se účasti Sun4p ve složení jizvy zrodu. Ve své práci jsem ukázal, že tři členy rodiny SUN proteinů (Uth1p, Sun4p a Sim1p) jsou uvolňovány z buňek. Zjistil jsem, že exprese genů UTH1, SUN4 a SIM1 je odlišně regulována při podminkách s různou koncentrací kyslíku v prostředí a během jednotlivých fazí vývoje kvasinkové kultury. Predpokladam, že se SUN proteiny účastni remodelace buněčné stěny a mění rezistenci proti toxickým látkám. Jsem ukázal, že Uth1p může být zajímavým cílem pro studium způsobu učinkovaní kyseliny borité. Zavedli jsme novou metodu vizualizace proteinů buněčné stěny pomocí protilátek s připojenými fluorescenčními barvami. Tato metoda umožní ziskání novych znalostí o jizvé zrodu: poměrně málo studované struktuře s neznamem složením, která je součástí buněčné stěny kvasinek. Určil jsem, že proteiny Sun4p, Dse2p, Dse4p jsou lokalizovány v jizvé zrodu. Zjistil jsem přesnou lokalizaci Sun4p, Dse2p, Dse4p v rámci buněčny stěny. Ukázal jsem, že specifická lokalizace Sun4p zavislá na přítomnosti Dse2p a že lokalizace obojích proteinů Sun4p a Dse2p v jizvé zrodu zavislá na Egt2p které je ukotvěné pomocí GPI. Delece nebo kombinace dvojité delece těchto predikovaných glukanáz véde k defektu buněčné separace. Předpokládam, že tyto proteiny jsou součástí komplexu degradujícího septum, který je lokalizován v dceřiné části bud neck a v jizvé zrodu a je nezbytný pro buněčnou separaci v pozdní mitóze. Přitomnost Sun4p v jizvě zrodu a v mezibuněčném prostoru je nepřimo zavislá na transcripčním faktoru Ace2. Použitím nového imunofluorescenčního přístupu pro vizualizaci kvasinkové jizvy zrodu jsem objevil, že Aim44p je nezbytný pro správný výběr nového mista pučení. Kmen s deletovaným genem AIM44 ukazuje tak zvaný “budding-within-birth scar” fenotyp, v kterém nový pupen vždy vzniká v rámci jizvy zrodu neboli oblasti omezené pro pučení. Podobný fenotyp má kmen s deletovaným genem SWI5, kodujicím transkripční regulátor pro AIM44. Ve shrnutí moje výsledky přespívají ke znalostem o lokalizaci rodiny SUN proteinů, jejich roli v biogenezi buněčné stěny, buněčné separaci a složeni jizvy zrodu.
Abstract v angličtině:
Abstract The SUN family of proteins (Uth1p, Sun4p, Sim1p, Nca3p) is a group of fungal proteins similar to cell wall glucanases and highly homologous in their 256 long C- terminal amino acid domain. Our previous studies on yeast colony development revealed that members of the SUN family of proteins may be involved in the aging process and may play important role for survival during the development and grow of multicellular yeast populations. Our lab implemented a microarray analysis of expression changes in Saccharomyces cerevisiae colonies, which showed significant changes in the expression level of the SUN family member - UTH1. In addition, a strain with a disrupted UTH1 gene displayed a poorer grow and rate of survival in yeast colonies in comparison to the wild type. However, in this work, we focused on identifying and better understanding the functions of particular SUN proteins and determitation of their exact localization. Interestingly, some SUN family proteins have dual localization (Uth1p, Sun4p) to the mitochondria and cell wall and may thus be involved in mitochondrial and cell wall function. In this thesis, the “Results and discussion” section is divided into two parts as follows: the first part addresses questions concerning localization, oxygen-depended regulation and the possible involvement of SUN proteins in cell wall remodeling. The second part was preceded by a novel method of visualization of birth scars and of cell wall localized proteins and concerned participation of Sun4p in birth scar composition. In our study we showed that three members of the SUN family of proteins (Uth1p, Sun4p, Sim1p) are released from cells. In additional, we found that expression of UTH1, SUN4 and SIM1 genes regulated differently under different oxygen levels and during particular phases of yeast culture. We suppose that SUN proteins can be involved in remodeling of the cell wall and changes in its resistance to extracellular toxic compounds. We indicate that Uth1p may be an interesting target for study of the mode of boric acid’s action. We implemented a novel method of visualization of cell wall proteins using antibodies conjugated with fluorescent dyes. This method allowed us to acquire new knowledge about the birth scar: a relatively little-studied yeast cell wall structure of unknown composition. We determined the localization of Sun4p, Dse2p and Dse4p to the birth scar. We determined the precise localization and co-localization of Dse2p, Dse4p and Sun4p within the yeast cell wall. We showed that the specific localization of Sun4p depends on the presence of Dse2p and that the localization of both Sun4p and Dse2p to birth scars depends on GPI-anchored Egt2p. Deletion or combined double deletion of any of these predicted glucanases leads to cell separation defects. We hypothesize that these proteins are parts of the septum destruction complex which localizes to the daughter side of the bud neck and the birth scar and are required for mother–daughter cell separation at late mitosis. In addition, we showed that the presence of Sun4p within birth scars and the extracellular matrix depends indirectly on the Ace2p transcription factor Using a novel immunofluorescence approach to yeast birth scar visualization we found that Aim44p is necessary for correct new bud selection. A strain with a disrupted AIM44 gene showed a so called “budding-within-birth scar” phenotype where new buds always appear within birth scars, the zone restricted for budding. A similar phenotype is seen in a strain deleted for gene SWI5, encoding a transcriptional regulator of AIM44. In summary, our results generate new knowledge about the localization of SUN family proteins and their roles in cell wall biogenesis, cell separation and birth scar composition.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Evgeny Kuznetsov 9.62 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Evgeny Kuznetsov 263 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Evgeny Kuznetsov 261 kB
Stáhnout Posudek oponenta doc. RNDr. Blanka Janderová, CSc. 306 kB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Ivana Malcová, CSc. 145 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 748 kB