Regulation des filamentösen Wachstums der Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae
Final Report Abstract
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.
Publications
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