title: Regulation of spore numbers by bicarbonate and the cAMP/PKA signaling pathway in Saccharomyces cerevisiae
title: Regulation der Sporenzahl durch Bicarbonat und den cAMP/PKA-Signaltransduktionsweg in Saccharomyces cerevisiae
title: Regulation der Sporenzahl durch Bicarbonat und den cAMP/PKA-Signaltransduktionsweg in Saccharomyces cerevisiae
Creators: name: Jungbluth, Marc
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2011
Subjects: Sporenbildung
Signaling
Saccharomyces cerevisiae
cAMP/PKA-Signaltransduktionsweg
Regulation der Sporenzahl
cAMP/PKA signaling pathway
Bicarbonat
Cyclo-AMP
Biowissenschaften, Biologie
bicarbonate
Pilzspore
regulation of spore numbers
Meiose
Proteinkinase A

description: Die Sporulation in Saccharomyces
      cerevisiae wird unter spezifischen Nährstoffmangelbedingungen
      induziert und setzt sich aus der Meiose und anschließenden
      Bildung von Ascosporen zusammen. Im Laufe der Sporulation
      entsteht aus einer diploiden Mutterzelle ein Ascus, der bis
      zu vier Ascosporen enthalten kann. Die Zahl der gebildeten
      Sporen hängt von der Nährstoffsituation ab, die maximale
      Anzahl von vier Sporen pro Zelle wird nur gebildet, wenn
      genügend Nährstoffe, zum Beispiel Kaliumacetat, zur Verfügung
      stehen. Diese Anpassung der Sporenzahl an die
      Nährstoffbedingungen wird Sporenzahlkontrolle genannt. Es ist
      nicht bekannt, wie das Nährstoffsignal wahrgenommen und in
      eine Adaption der Sporenzahl umgesetzt wird. In dieser Arbeit
      konnte gezeigt werden, dass der
      cAMP/PKA-Signaltransduktionsweg, der essentiell für das
      vegetative Wachstum und die Initiation der Sporulation ist,
      auch an der Regulation der Sporenzahl beteiligt ist. Um
      Schlüsselkomponenten des Signaltransduktionsweges gezielt
      während der Meiose auszuschalten, wurde eine Methode so
      modifiziert, dass sie die Meiose-spezifische Destabilisierung
      von Proteinen erlaubt. Auf diese Weise konnte gezeigt werden,
      dass der cAMP/PKA-Signaltransduktionsweg einen negativen
      Einfluss auf die Sporenbildung hat. Die erhobenen Daten
      deuten daraufhin, dass die Aktivität der Adenylylzyklase Cyr1
      während des vegetativen Wachstums durch Bicarbonat positiv,
      während der Sporulation hingegen negativ beeinflusst wird.
      Weiterhin hat sich gezeigt, dass neben der Modulation auch
      die zeitliche Koordinierung der PKA-Aktivität wichtig für die
      Sporenzahlkontrolle ist. Zusätzlich konnte ein Zusammenhang
      zwischen geringer PKA-Aktivität und einer Erhöhung der Zell-
      und Ascusgröße aufgestellt werden. Ein mögliches, während der
      Meiose von PKA reguliertes Ziel ist das Protein Ady1. Es
      konnte eine genetische Interaktion zwischen Ady1 und
      Komponenten des Spindelpolkörpers identifiziert werden.
      Zusammenfassend hat diese Arbeit gezeigt, dass die Aktivität
      des cAMP/PKA-Signaltransduktionsweges während der Sporulation
      durch die Ras-Proteine und Bicarbonat reguliert wird. Auf
      diese Weise erzeugen unterschiedliche Acetatmengen
      unterschiedlich hohe PKA-Aktivität, was zu einer Anpassung
      der Sporenzahl an die Nährstoffbedingungen führt.
description: Sporulation in Saccharomyces
      cerevisiae is induced under specific conditions of nutrient
      deficiency and consists of meiosis and the subsequent
      formation of ascospores. In the course of sporulation a
      diploid mother cell transforms into an ascus, which contains
      up to four ascospores. The number of spores formed depends on
      the nutritional situation, the maximum number of four spores
      per cell is only formed when adequate nutrients, for example
      potassium acetate, are available. This adjustment of spore
      numbers to the nutrient conditions is called spore number
      control. It is not known how the nutrient signal is perceived
      and converted into an adaptation of spore numbers. In this
      study it was shown that the cAMP/PKA signaling pathway, which
      is essential for vegetative growth and the initiation of
      sporulation, is also involved in the regulation of spore
      numbers. To inactivate key components of the signal
      transduction pathway during meiosis, a method was modified to
      allow meiosis-specific destabilization of proteins. Using
      this method it was shown that the cAMP/PKA signaling pathway
      has a negative influence on spore formation. The data
      collected indicate that the activity of the adenylyl cyclase
      Cyr1 is influenced by bicarbonate positively during
      vegetative growth and negatively during sporulation.
      Furthermore, it has been shown that in addition to the
      modulation, the temporal coordination of PKA activity is
      important for spore number control. Additionaly to the
      influence on spore number control, a correlation between low
      PKA activity and an increase in cell and ascus size was
      identified. A possible, meiosis specific target of PKA is the
      protein Ady1. A genetic interaction between Ady1 and
      components of the spindle pole bodies was identified. In
      summary, this work has shown that the activity of the
      cAMP/PKA signaling pathway is regulated by the Ras proteins
      and bicarbonate during sporulation. By this, varying acetate
      concentrations lead to differences in PKA activity, which
      consequently lead to the adjustment of spore numbers to the
      nutrient conditions.