title: Functional analysis and dynamics of the regulatory circuits of the TEA family transcription factor Tec1 in Saccharomyces cerevisiae
title: Funktionelle Analyse und Dynamik der regulatorischen Schaltkreise des TEA-Transkriptionsfaktors Tec1 in Saccharomyces cerevisiae
title: Funktionelle Analyse und Dynamik der regulatorischen Schaltkreise des TEA-Transkriptionsfaktors Tec1 in Saccharomyces cerevisiae
Creators: name: Weisser, Sarah
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2016
Subjects: promoter
Promotor , Biologie
Genetik
transcription , gene regulation
Transkriptionsfaktor
transcription factor
MAPK pathway
Genregulation
Life sciences
Biowissenschaften, Biologie
Saccharomyces cerevisiae , Transkription
MAPK-Signalweg

description: Haploide Zellen der Bäckerhefe
      Saccharomyces cerevisiae können abhängig von Umwelteinflüssen
      die beiden Differenzierungsprogramme Konjugation und
      adhäsives Wachstum ausführen. An dieser Regulation ist das
      hochkonservierte Fus3/Kss1-MAPK Modul beteiligt, welches die
      beiden Transkriptionsfaktoren Ste12 und Tec1 kontrolliert.
      Unter Konjugationsbedingungen wird das Adhäsions-spezifische
      Tec1 abgebaut, um eine ungewollte Aktivierung von Zielgenen
      der Adhäsion während der Konjugation zu verhindern. Jedoch
      finden sich in der Promotorregion von TEC1, neben
      Tec1-spezifischen Bindestellen (TCS-Elemente; „TEA/ATTS
      consensus sequence“) auch mögliche Bindestellen für Se12
      (PREs; „pheromone response elements“), die vermuten lassen,
      dass der TEC1-Promotor direkt durch Ste12 gebunden wird und
      die TEC1-Expression entgegen den Erwartungen unter
      Konjugationsbedingungen induziert wird. In der vorliegenden
      Arbeit sollte daher die transkriptionelle und translationelle
      Regulation von Tec1 insbesondere durch Ste12 näher beleuchtet
      werden. Zunächst wurde untersucht, welche Rolle die
      Autoregulation und die Regulation durch Ste12 bei der
      Kontrolle der TEC1-Expression während verschiedener
      Differenzierungsprogramme spielen und ob ausgewählte
      Umweltsignale selektiv über einen bestimmten Regelkreis
      verarbeitet werden. Hier konnte gezeigt werden, dass die
      Expression von TEC1 unter vegetativen und
      Konjugationsbedingungen hauptsächlich durch Ste12 über die
      PREs vermittelt wird, während die TCS-Elemente für eine
      effiziente Transkription nicht benötigt werden. Zudem konnte
      gezeigt werden, dass die TEC1-Expression und
      Proteinstabilität durch verschiedene Nährstoffsignale
      beeinflusst wird. Ein Mangel an Glukose führte beispielweise
      zu erhöhten TEC1-Transkript- und Tec1-Proteinmengen, während
      Stickstoffmangel nur die TEC1-Transkription leicht induziert,
      die Tec1-Proteinstabilität aber negativ beeinflusst wird.
      Dabei zeigte sich auch, dass diese Nährstoffkontrolle
      vermutlich nicht über den TCS- oder PRE-vermittelten
      Regelkreis erfolgt, sondern über bislang noch unbekannte
      Mechanismen. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde gezeigt,
      dass der 3‘ untranslatierte Bereich (UTR, „untranslated
      region“) von TEC1 vermutlich wichtig für die Kontrolle der
      TEC1-Translation durch das RNA-Bindeprotein Mpt5 zu sein
      scheint. Der dritte Teil der Arbeit beschreibt die
      erfolgreiche Entkopplung der TEC1-Expression von der
      Ste12-vermittelten Kontrolle durch eine synthetische,
      Doxyzyklin-vermittelte Kontrolle der Transkription. Es konnte
      gezeigt werden, dass die Ste12-Kontrolle der TEC1-Expression
      durch eine einzelne Bindestelle für einen
      Doxyzyklin-regulierten Aktivator ersetzt werden kann. Zudem
      zeigte sich, dass der aus dem humanen Cytomegalievirus
      stammende Promotor in S. cerevisiae vermutlich nicht
      effizient genug aktiviert wird, um eine für die Aktivierung
      der TEC1-Expression ausreichende Menge an
      Doxyzyklin-reguliertem Aktivator zu produzieren.
description: Haploid cells of the baker’s yeast
      Saccharomyces cerevisiae can execute the two developmental
      programs mating and adhesive growth depending on
      environmental influences. The highly conserved Fus3/Kss1-MAPK
      module is involved in this regulation and controls the two
      transcription factors Tec1 and Ste12. During mating, the
      adhesion-specific Tec1 is degraded to prevent an undesired
      activation of target genes of adhesion during mating.
      However, the promoter of TEC1 contains, amongst Tec1-specific
      binding sites (TCS-elements; TEA/ATTS consensus sequence)
      also potential binding sites for Ste12 (PREs; pheromone
      response elements) suggesting that the TEC1-promoter is
      directly bound by Ste12 and the TEC1-transcription is induced
      during mating contrary to the expectations. Therefore, the
      transcriptional and translational regulation of Tec1
      particularly by Ste12 was investigated in the work presented
      here. First, the role of the autoregulation and the
      regulation by Ste12 in control of TEC1-expression during
      different developmental programs was analyzed and it was
      determined, if exclusive environmental signals are
      selectively processed by a specific regulatory circuit. Here
      it could be shown that the expression of TEC1 during
      vegetative growth and mating is mainly controlled by Ste12
      via the PREs whereas the TCS-elements are not required for an
      efficient transcription. Moreover, it could be shown that the
      TEC1-expression and protein stability is influenced by
      different nutritional signals. A lack of glucose for example
      led to increased TEC1-transcript and Tec1-protein levels,
      whereas nitrogen deprivation seemed to only slightly induce
      TEC1-transcription but Tec1-protein stability is negatively
      influenced. Here it was also shown that the control by
      nutrients is probably not processed by the TCS- or
      PRE-mediated regulatory circuit but by so far unknown
      mechanisms. In the second part of this study it could be
      shown that the 3’ untranslated region (UTR) of TEC1 is
      probably important for control of TEC1-translation by the
      RNA-binding protein Mpt5. The third part of this work
      describes the successful uncoupling of TEC1-expression from
      Ste12-mediated control by synthetic doxycycline-mediated
      control of transcription. It was shown that the control of
      TEC1-expression by Ste12 can be replaced by a single binding
      site for a doxycycline-regulated activator. Additionally, it
      was found that the promoter of the human cytomegalovirus is
      presumably not efficiently activated in S. cerevisiae to
      produce a sufficient amount of doxycycline-regulated
      activator which can subsequently activate
      TEC1-expression.