Regulation des filamentösen Wachstums der Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Dimorphe Pilze wie die Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae können ihre Wachstumsform der Umgebung anpassen und sich entweder als einzellige Hefen oder als mehrzellige Filamente vermehren. Der Übergang zwischen den verschiedenen Formen unterliegt dem Einfluss äußerer Signale und wird über komplexe Signalwege und Netzwerke gesteuert. Viele der in S. cerevisiae vorkommenden Signalwege sind in fast allen Eukaryoten zu finden sind. Daher nutzen wir diesen experimentell einfach zugänglichen Organismus als Modell für die Erforschung der molekularen Grundlagen der Signalverarbeitung während der Zelldifferenzierung. Im vorliegenden Projekt haben wir die Eigenschaften von G-Protein-gesteuerten MAPK-Signalmodulen untersucht, sowie von Signalwegen, in deren Zentrum die cAMP-regulierte Proteinkinase A (PKA) und Proteinkinasen der DYRK-Familie (DYRKs) stehen. Im Falle von G-Protein-regulierten MAPK-Kaskaden definieren unsere Untersuchungen zwei wichtige Parameter, die zur Signal-spezifischen Aktivierung unterschiedlicher Zellprogramme beitragen: (1) die differentielle Komplexbildung der G-Proteine mit Effektoren des MAPK-Moduls und (2) die Stärke und Dauer des aktivierenden Signals. Weiter zeigen unsere Arbeiten, dass die differentielle Steuerung verschiedener MAPK- kontrollierter Transkriptionsprogramme sowohl durch die kombinatorische Kontrolle mehrerer Transkriptionsfaktoren, als auch durch eine entsprechende Promotorstruktur der regulierten Gene bestimmt wird. Dabei spielt insbesondere die Anwesenheit bestimmter Regulatordomänen an den entsprechenden Zielgenen eine entscheidende Rolle. Unsere Befunde ergeben neue Einblicke in die Dynamik der Signalverarbeitung durch MAPK-Module und sie bieten auch die Grundlage für zukünftige mathematische Modellierungen. Im Falle der PKA- und DYRK-vermittelten Signalübertragung finden wir, dass eine komplexe Verschaltung dieser Elemente entscheidend ist für die korrekte Aktivierung der gewünschten Wachstumsform bei bestimmten äußeren Bedingungen. Insgesamt ergeben unsere Untersuchungen neue Einblicke in die Topologie regulatorischer Netzwerke und sie tragen zu einem besseren Verständnis der sich daraus ergebenden dynamischen Eigenschaften bei der Signalverarbeitung bei.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2002) Dual role of the Saccharomyces cerevisiae TEA/ATTS family transcription factor Tec1p in regulation of gene expression and cellular development. Eukaryot. Cell, 1, 673-686
Köhler, T., Wesche, S., Taheri, N., Braus, G.H. and Mösch, H.U.
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(2002) Pseudohyphal growth in yeast. In: Osiewacz, H.D. (ed.), Molecular biology of fungal development. Marcel Dekker, Inc., New York, Vol. 15, pp. 1-27
Mösch, H.-U.
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(2003) Amino acid starvation and Gcn4p regulate adhesive growth and FLO11 gene expression in Saccharomyces cerevisiae. Mol. Biol. Cell, 14, 4272-4284
Braus, G.H., Grundmann, O., Brückner, S. and Mösch, H.U.
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(2004) Differential regulation of Tec1 by Fus3 and Kss1 confers signaling specificity in yeast development. Curr Genet, 46, 331-342
Brückner, S., Köhler, T., Braus, G.H., Heise, B., Bolte, M. and Mösch, H.U.
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(2005) Molecular cloning and characterization of Ras- and Raf-homologues from the fox-tapeworm Echinococcus multilocularis. Mol. Biochem. Parasitol., 139, 225-237
Spiliotis, M., Tappe, D., Brückner, S., Mösch, H.U. and Brehm, K.
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(2005) Transcriptional profiling of Saccharomyces cerevisiae cells under adhesion-inducing conditions. Mol. Genet. Genomics, 273, 382-393
Kleinschmidt, M., Grundmann, O., Blüthgen, N., Mösch, H.U. and Braus, G.H.
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(2006) Characterisation of EmMPK1, an ERK-like MAP kinase from Echinococcus multilocularis which is activated in response to human epidermal growth factor. Int. J. Parasitol., 36, 1097-1112
Spiliotis, M., Konrad, C., Gelmedin, V., Tappe, D., Brückner, S., Mösch, H.U. and Brehm, K.
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(2007) Role of Cdc42-Cla4 interaction in the pheromone response of Saccharomyces cerevisiae. Eukaryot. Cell, 6, 317-327
Heinrich, M., Köhler, T. and Mösch, H.U.
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(2008) Control of cellular physiology by TM9 proteins in yeast and Dictyostelium. J. Biol. Chem., 283, 6764-6772
Froquet, R., Cherix, N., Birke, R., Benghezal, M., Cameroni, E., Letourneur, F., Mösch, H.U., De Virgilio, C. and Cosson, P.
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(2010) The TEA transcription factor Tec1 confers promoter-specific gene regulation by Ste12- dependent and -independent mechanisms. Eukaryot Cell, 9, 514-531
Heise, B., van der Felden, J., Kern, S., Malcher, M., Brückner, S. and Mösch, H.U.
