title: Mechanisms of controlling trancriptional programs for growth and differentiation by the TEA regulator Tec1 in Saccharomyces cerevisiae
title: Mechanismen zur Steuerung transkriptioneller Programme für Wachstum und Differenzierung durch den TEA-Regulator Tec1 in Saccharomyces cerevisiae
Creators: name: Van Der Felden, Julia
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2013
Subjects: Transcription
MAPK-Signalweg
Zelldifferenzierung
Zellwachstum
Biowissenschaften, Biologie
Transkription
Gene regulation
TEA regulators
Differentiation
Saccharomyces cerevisiae
Genregulation
TEA-Regulatoren
Cell growth

description: Die Koordination von Wachstum und
      Differenzierung als Antwort auf verschiedene Signale und
      Umweltbedingungen ist eine grundlegende Eigenschaft von
      Organismen. Hierbei erfordern die Anpassung von
      Zellteilungszyklus und Stoffwechsel und morphologische
      Änderungen eine spezifische Regulation der Genexpression mit
      Hilfe von Transkriptionsfaktoren. Eine zentrale Frage ist,
      welche Kombinationen von Transkriptionsfaktoren an welchen
      Promotoren bei der Regulation von Wachstum und
      Differenzierung überhaupt eine Rolle spielen. In der
      vorliegenden Arbeit wurde exemplarisch die kombinatorische
      und promotorspezifische Kontrolle des
      TEA-Transkriptionsfaktors Tec1 aus der Bäckerhefe
      Saccharomyces cerevisiae untersucht. Tec1 ist zusammen mit
      dem Transkriptionsfaktor Ste12 an der Regulation der
      Differenzierungsprogramme Biofilmbildung und Konjugation
      beteiligt und wird unter anderem über den
      Fus3/Kss1-MAPK-Signalweg gesteuert. Im ersten Teil dieser
      Arbeit wurde die Komplexbildung von Tec1 und Ste12
      analysiert. Es stellte sich heraus, dass Tec1-Zielgene in
      eine Ste12-abhängig und in eine Ste12-unabhängig regulierte
      Klasse eingeteilt werden können. Ste12 kann die Stabilität
      von Tec1 über dessen C-terminale Domäne regulieren, die zudem
      eine Ste12-unabhängige Transkriptionsaktivierungsdomäne
      enthält. Im zweiten Teil der Arbeit wurden die Co-Regulatoren
      Msa1 und Msa2 als neue Interaktionspartner von Tec1
      identifiziert. Tec1, Msa1 und Msa2 regulieren gemeinsam
      zelluläre Differenzierungsprogramme wie Biofilmbildung und
      Konjugation. Zudem wirken sie auf den Zellteilungszyklus und
      die Ribosomensynthese. Dies sind Prozesse, die das Wachstum
      und die Zellgröße beeinflussen. Tec1, Ste12, Msa1 und Msa2
      können verschiedene Komplexe ausbilden und in
      unterschiedlichen Kombinationen an gemeinsam regulierte
      Promotoren binden. Der dritte Teil dieser Arbeit beschreibt
      den Aufbau und die Validierung eines Mess-systems, mit dessen
      Hilfe man in lebenden Zellen die Signaltransduktionsdynamik
      im Fus3/Kss1-MAPK-Modul unter verschiedenen Bedingungen
      quantitativ messen kann. Dies geschieht durch Bestimmung von
      Menge, Lokalisierung und programm-spezifischer Aktivität der
      Regulatoren Tec1, Ste12, Dig1 und Dig2 mittels
      Fluoreszenz-mikroskopie.
description: The coordination of cellular
      growth and differentiation in response to internal and
      external signals is an elementary feature of all organisms.
      Adaptation of cell division cycle, metabolism and
      morphological alterations require a specific regulation of
      gene expression executed by transcription factors. In many
      cases, it is not known which transcription factors are
      located at target promoters during control of growth and
      division. Using the paradigm of combinatorial and
      promoter-specific control of the TEA-family transcription
      factor Tec1 from the baker´s yeast Saccharomyces cerevisiae,
      this work targets to answer this question. Tec1 is controlled
      by the Fus3/Kss1 MAPK signaling pathway and regulates the
      cellular differentiation programs biofilm formation and
      conjugation together with the transcription factor Ste12. In
      the first part of this work, the Tec1-Ste12 complex formation
      was investigated in detail. The results show that
      Ste12-dependent and Ste12-independent Tec1 target genes can
      be divided into different classes. Moreover, Ste12 controls
      Tec1 protein stability via the Tec1-C-terminus by which Tec1
      is also able to activate Ste12-independent target gene
      expression. In the second part of this work, two novel
      interaction partners of Tec1, the co-regulators Msa1 and Msa2
      were identified. Tec1, Msa1 and Msa2 co-regulate the
      differentiation programs biofilm formation and conjugation.
      Moreover, these proteins control cellular growth and
      correspondingly cell size by affecting cell cycle and
      ribosome biogenesis. Tec1, Ste12, Msa1 and Msa2 can form
      several distinct complexes that bind to promoters of
      co-regulated genes. In the third part, an in vivo system for
      quantitative analysis of Fus3/Kss1 MAPK signaling dynamics
      was established and validated under different conditions.
      With this system the concentration, localization and
      program-specific activity of the regulators Tec1, Ste12, Dig1
      and Dig2 can be determined by fluorescence
      microscopy.