Μελέτη μηχανισμών τοπογένεσης διαμεμβρανικών μεταφορέων στον Aspergillus nidulans
Authors: Ερπαπάζογλου Ζωή 
Published: August 2021

Τα αμινοξέα, εκτός από την πρωτεϊνοσύνθεση, εμπλέκονται σε μια σειρά βιολογικών διεργασιών (μικροβιακή αύξηση, οσμωπροστασία στα φυτά, νευροδιαβίβαση στα θηλαστικά). Η πρόσληψη των αμινοξέων από το εξωτερικό περιβάλλον πραγματοποιείται από εξειδικευμένες πολυτοπικές διαμεμβρανικές πρωτεΐνες της πλασματικής μεμβράνης, τους μεταφορείς αμινοξέων. Έως τώρα, η μελέτη των μεταφορέων αμινοξέων έχει επικεντρωθεί σε πρότυπα μικροβιακά συστήματα, όπως οι ασκομύκητες Saccharomyces cerevisiae και Aspergillus nidulans, όπου οι γενετικοί, μοριακοί και βιοχημικοί χειρισμοί καθίστανται ευκολότεροι σε σχέση με τους ανώτερους ευκαρυωτικούς οργανισμούς. Οι μεταφορείς αμινοξέων των μυκήτων είναι μέλη της συντηρημένης σε όλα τα βασίλεια υπεροικογένειας APC (Amino acid/Polyamine/organoCation). Στον A. nidulans τρεις μεταφορείς αμινοξέων έχουν χαρακτηριστεί σε γενετικό επίπεδο: ο κύριος μεταφορέας προλίνης PrnB, ο μεταφορέας γ-αμινοβουτυρικού οξέος GabA και ο μεταφορέας όξινων αμινοξέων AgtA. Ελάχιστα είναι γνωστά όσον αφορά τη μετα-μεταφραστική στόχευση των πρωτεϊνών αυτών στην πλασματική μεμβράνη (τοπογένεση), καθώς και τις περιβαλλοντικές συνθήκες, τα cis-ρυθμιστικά στοιχεία και τους trans-πρωτεϊνικούς παράγοντες που τη ρυθμίζουν. Στα πλαίσια της συγκεκριμένης διδακτορικής διατριβής, απομονώθηκαν στελέχη του Α. nidulans που εκφράζουν λειτουργικούς χιμαιρικούς μεταφορείς AgtA-sGFP. Παρουσία δευτερευουσών πηγών αζώτου, όπως είναι η ουρία ή τα όξινα αμινοξέα, τα χιμαιρικά μόρια AgtA-sGFP εντοπίζονται στην πλασματική μεμβράνη και τα χυμοτόπια των εκβλαστημένων κονιδιοσπορίων. Τα χυμοτόπια αποτελούν θέσεις αποικοδόμησης των μορίων του μεταφορέα στα πλαίσια της φυσιολογικής τους ανακύκλωσης. Η προσθήκη ιόντων αμμωνίου, μίας κύριας πηγής αζώτου, στο θρεπτικό υπόστρωμα επάγει την ενδοκύτωση των μορίων AgtA-sGFP και τη μεταφορά τους στα χυμοτόπια. Επιπλέον, μετά από in silico ανάλυση, κλωνοποιήθηκε και χαρακτηρίστηκε λειτουργικά το γονίδιο shrA του Α. nidulans. Η πρωτεΐνη ShrA είναι διαμεμβρανική και εντοπίζεται στο ενδοπλασματικό δίκτυο του κυττάρου. Η έκφραση του γονιδίου shrA είναι συστατική. Η εξάλειψη του γενετικού τόπου shrA από το γονιδίωμα του Α. nidulans προκαλεί μείωση της ικανότητας πρόσληψης προλίνης και ασπαρτικού οξέος από το θρεπτικό υπόστρωμα. Σε γενετικό υπόβαθρο shrΑΔ, οι χιμαιρικοί μεταφορείς PrnB-sGFP και AgtA-sGFP δεν στοχεύονται στην πλασματική μεμβράνη, αλλά παραμένουν σε ενδοκυτταρικά διαμερίσματα. Συνεπώς, η πρωτεΐνη ShrA εμπλέκεται στη μετα-μεταφραστική έκφραση των μεταφορέων προλίνης και ασπαρτικού οξέος του Α. nidulans. Επιπλέον, ο κλώνος cDNA του γονιδίου shrA συμπληρώνει μερικώς τη μεταλλαγή shr3Δ της ζύμης. Συνεπώς, η πρωτεΐνη ShrA είναι ορθόλογη της πρωτεΐνης Shr3 της ζύμης, η οποία δρα ως μοριακή συνοδός κατά την έξοδο από τη μεμβράνη του ενδοπλασματικού δικτύου για τους μεταφορείς αμινοξέων αποκλειστικά. Η διερεύνηση των φυσικών ή γενετικών αλληλεπιδράσεων στις οποίες εμπλέκεται η πρωτεΐνη ShrA μπορεί να οδηγήσει στην ταυτοποίηση νέων cis- και trans-παραγόντων που ρυθμίζουν την τοπογένεση των μεταφορέων αμινοξέων στον A. nidulans.