Revealing the first eukaryotic nicotinic acid utilization system in the model organism Aspergillus nidulans  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
101218
Type K
Principal investigator Hamari, Zsuzsanna
Title in Hungarian Az első eukarióta nikotinsav degradációs útvonal feltárása Aspergillus nidulansban
Title in English Revealing the first eukaryotic nicotinic acid utilization system in the model organism Aspergillus nidulans
Keywords in Hungarian eukarióta nikotinsav degradáció, nikotinsav degradációs gén klaszterek, in vitro enzim evolúció
Keywords in English nicotinic acid degradation in eukaryotes, nicotinic acid degradation gene clusters, in vitro enzyme evolution
Discipline
Microbiology: virology, bacteriology, parasitology, mycology (Council of Medical and Biological Sciences)100 %
Ortelius classification: Microbiology
Panel Immunity, Cancer and Microbiology
Department or equivalent Department of Biotechnology and Microbiology (University of Szeged)
Participants Bencsik, Ottó
Bokor, Eszter
Karácsony, Zoltán
Starting date 2012-04-01
Closing date 2015-12-31
Funding (in million HUF) 28.611
FTE (full time equivalent) 7.75
state closed project
Summary in Hungarian
A B3 vitaminnak is nevezett esszcenciális élettani szerepet betöltő NAD+ prekurzor nikotinsavat az élőlények endogén úton állítják elő (kivéve Candidák), és/vagy transzporterek segítségével veszik fel a környezetükből. Számos mikroorganizmus képes a nikotinsavat N- vagy C-forrásként hasznosítani, bár a degradáció útvonalát csak kevés számú prokariótában tanulmányozták mindeddig. Meglepő módon a prokariótákról szerzett kevés ismeret is már igen sokféle degradációs útvonal létezésére mutat rá, miközben az eukarióták nikotinsav degradációs útvonaláról keveset tudunk. Egyedül az Aspergillus nidulans nikotinsav hidroxiláz enzimét vizsgálták az 1970-90-es években, amely a nikotinsav lebontásának első lépését végzi. Az 1970-es években végzett tisztán klasszikus genetikán alapuló vizsgálatok előrevetítették, hogy a nikotinsav lebontásban sérült mutánsok két genomi lokuszon halmozódnak. Ezek a mutánsok felbecsülhetetlen segítséget és egyben biztosítékát jelentik annak, hogy a pályázat célkitűzését, az eukarióta nikotinsav lebontás folyamatának felderítését sikerrel végrehajtsuk. Az alapkutatásnak számító projekt sikeres megvalósítása nemcsak az első eukarióta nikotinsav lebontási útvonalat azonosítaná, amely már önmagában is jelentős újdonságértékkel bír, hanem érdekes enzim evolúciós kérdéseket is megválaszolna, valamint a mezőgazdaságban és terápiás célokra felhasznált prekurzor molekulák esetleges előállítása révén gyakorlatban hasznosítható biokonverziós enzimekkel is szolgálhat.
Summary
In nature nicotinic acid (precursor of the vital NAD+) can be synthesized endogenously or taken up from the environment by transporters. Many microorganisms possess the capacity to utilize nicotinic acid as N- or C-source, however the degradation of nicotinic acid was studied in only a limited number of prokaryotes that showed a surprisingly broad spectra of possible degradation pathways. In eukaryotes the nicotinic acid degradation process is completely unknown, only the nicotinic acid hydroxylase of Aspergillus nidulans had been thoroughly studied that can be regarded as the first step of the degradation pathway. Classic genetic studies from 1970s and 1980s support the involvement of gene products of two independent nicotinic acid degradation clusters in the degradation of nicotinic acid and provide plenty of mutants that can serve as tools for the molecular analysis of these clusters. Execution of the proposed project would lead to the description of the first eukaryotic pathway of nicotinic acid degradation which is of significant novelty. Significant added value to the project may be obtained, since the results will outline enzyme evolutionary aspects, and novel enzymes will be described that potentially could be used in bioconversion processes to produce precursors of agro-industrially and therapeutically useful compounds.




 

Final report

  
Results in Hungarian
Úttörő kutatásunkkal felfedtük az eukarióta A. nidulans nikotinsav (NS) lebontási útvonalának genetikai hátterét, ahol három klaszterbe (NDC1-3) szerveződve 11 gént azonosítottunk. Az NDC1 regulációjáról felfedtük, hogy az útvonal valódi metabolikus inducere egy NS után keletkező metabolit, az ammónium egy metabolikus represszor, az útvonal-specifikus transzkripciós faktor a HxnR és emellett az AreA co-regulátor szerepet játszik. A HxnR 3D modellje importin-3 szerkezetet ad az N-terminális doménen, ami a GFP fúziós HxnR egyértelmű nukleáris szublokalizációjával együtt egyedülálló módon magmembrán lokalizációt sejtet. Gén-deléciós törzsek vizsgálata alapján az útvonal a NS után kettéágazik, eltérően a prokariótáktól. A NS hidroxilálásával az HxnS 6-OH nikotinsavat (6NS) és egy másik, ismeretlen hidroxilált terméket (IHT) hoz létre. A 6NS-t az HxnY és HxnS klaszter-géntermékek, míg az IHT-t vagy az HxnS, vagy egy eddig még ismeretlen enzim alakítja tovább. Az HxnZ és HxnP transzporterek, az utóbbi a 6NA nem-kizárólagos szállítója. Az NDC2 és NDC3 klasztergének vizsgálata is elkezdődött. Az NDC1 vizsgálatok eredményei közlés alatt állnak. Az A. nidulans NS lebontási útvonal feltárása nem csak alapkutatás szintjén tart nagy érdeklődésre számot újdonságértékű eredményei miatt, hanem az útvonalban résztvevő heterociklust módosító enzimek a mezőgazdaságban- és a humán gyógyászatban felhasznált prekurzorok biokonverziójára eszközül szolgálhatnak és így gazdaságilag hasznosíthatóak.
Results in English
Our pioneer research on the eukaryotic model organism A. nidulans revealed the genetic background of the nicotinic acid (NA) degradation (ND) pathway (NDP) with 11 genes clusterized into 3 ND clusters (NDCs). We revealed that the true metabolic inducer of the NDP is downstream from NA, the ammonium is a metabolic repressor and beside the pathway specific transcription factor HxnR, AreA acts as a co-regulator. Astonishingly, the preliminary 3D model of HxnR showed that the N-terminal of HxnR folds into a perfect importin-3 structure, unprecedentedly. The NA degradation splits right after NA. The NA is hydroxylated by HxnS resulting in two derivatives, 6-hydroxy NA (6-NA) and an unknown hydroxylation product (UHP). 6-NA is further processed by HxnT and HxnY, while the UHP is processed either by HxnS or one of the NDC2 or NDC3 gene products. HxnP and HxnZ are pathway specific transporters, the first being specific to 6-NA. The investigation of NDC2 genes started and their role in the ND is indicated by the preliminary results. NDC3 was recently identified. Beside the fact that the A. nidulans ND pathway is expected to have an impact on basic sciences, its industrial usefulness is reasonably anticipated. As we expected the eukaryotic pathway differs from the known prokaryotic routes, HxnS and most probably the downstream enzymes also bear novel properties beneficial for bioconversion processes to produce precursors of agro-industrially and therapeutically useful compounds.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=101218
Decision
Yes





 

List of publications

  
Karácsony Z, Gácser A, Vágvölgyi C, Hamari Z: Further characterization of the role of the mitochondrial high-mobility group box protein in the intracellular redox environment of Aspergillus nidulans, MICROBIOL-SGM 161: (10) 1897-1908, 2015
Karacsony Z, Gacser A, Vagvolgyi C, Scazzocchio C, Hamari Z: A dually located multi-HMG-box protein of Aspergillus nidulans has a crucial role in conidial and ascospore germination., MOL MICROBIOL 94: (2) 383-402, 2014
Rozinka P, Bencsik O, Hamari Zs, Bokor E, Vágvölgyi Cs, Szekeres A: HPLC method for detection and quantification of the metabolites related to the nicotinic acid degradation pathway, 17th DKMT Euroregional Conference on Environment and Health. Szeged, 2015. pp. 68., 2015
Bokor E, Vágvölgyi C, Karácsony Z, Hamari Z: Investigation of the first eukaryotic nicotinic acid degradation pathway in the model organism Aspergillus nidulans, Kutatások az SZTE Biológus Tanszékein: 1. Biomedica Minikonferencia. Szeged: JATE Press, 2013. pp. 41., 2013
Bokor E, Karácsony Z, Papp C, Vágvölgyi C, Hamari Z: Investigation of the role of HxnV in the utilization of nicotinic acid as nitrogen-source in Aspergillus nidulans, 15th DKMT Euroregion Conference on Environment and Health, Novi Sad, 2013. pp. 57., 2013
Karácsony Z, Gácser A, Flipphi M, Vágvölgyi C, Scazzocchio C, Hamari Z: Unravelling of the first eukaryote nicotinate utilisation pathway in the model organism Aspergillus nidulans – The Beginning, MIKOLÓGIAI KÖZLEMÉNYEK-CLUSIANA 51: (1) 97-99, 2012
Karácsony Z, Gácser A, Flipphi M, Vágvölgyi Cs, Scazzocchio C, Hamari Zs: On the way of unravelling of the first eukaryote nicotinate utilization pathway in the model organism Aspergillus nidulans, ACTA MICROBIOL IMMUNOL HUNG 60: (S) 30-31, 2013
Ámon Judit, Bokor Eszter, Vágvölgyi Csaba, Hamari Zsuzsanna: STUDY OF HXNR, THE TRANSCRIPTION FACTCOR OF THE NICOTINIC ACID DEGRADATION PATHWAY IN ASPERGILLUS NIDULANS, ACTA MICROBIOL IMMUNOL HUNG 62: (Suppl 1) 1, 2015
Bokor Eszter, Ámon Judit, Vágvölgyi Csaba, Hamari Zsuzsanna: HXNW, A NEW MEMBER OF THE NICOTINIC ACID DEGRADATION PATHWAY, ACTA MICROBIOL IMMUNOL HUNG 62: (Suppl 1) 12, 2015
Bencsik O, Rozinka P, Bokor E, Papp T, Szekeres A, Vágvölgyi C, Hamari Z: Analytical monitoring of the early elements of nicotinic acid degradation pathway in filamentous fungi, ACTA MICROBIOL IMMUNOL HUNG 62: (Suppl 2) 135, 2015
Bokor E, Karácsony Z, Vágvölgyi C, Hamari Z: Verification of HxnV plays role in the nicotinic acid degradation pathway in Aspergillus nidulans, ACTA MICROBIOL IMMUNOL HUNG 60: (Suppl. 2) 120-121, 2013
Bokor E, Karácsony Z, Vágvölgyi C, Scazzocchio C, Hamari Z: A monooxigenase involved in the nicotinic acid degradation pathway in Aspergillus nidulans, 12th European Conference on Fungal Genetics (ECFG12) . Sevilla, Spanyolország, 2014.03.23-2014.03.27. Kiadvány: Sevilla: 2014. pp. 107, 2014
Ámon Judit, Bokor Eszter, Michel Flipphi, Rafael Fernández-Martín, Claudio Scazzocchio, Hamari Zsuzsanna: THE NICOTINATE UTILIZATION PATHWAY OF ASPERGILLUS NIDULANS, 12th European Conference on Fungal Genetics (ECFG12) . Sevilla, Spanyolország, 2014.03.23-2014.03.27. Kiadvány: Sevilla: 2014. pp. 146, 2014
Z. Karácsony, A. Gácser, M. Flipphi, C. Vágvölgyi, C. Scazzocchio, Z. Hamari: Unravelling of the first eukaryote nicotinate utilisation pathway in the model organism Aspergillus nidulans – The Beginning., 5th Hungarian Mycological Conference, Budapest, Hungary. HU – ISSN 0133-9095, Mikol.Közlem.,Clusiana 51(1): 97-99, 2012
Z. Karácsony, A. Gácser, M. Flipphi, C. Vágvölgyi, C. Scazzocchio, Z. Hamari: On the way of unravelling of the first eukaryote nicotinate utilization pathway in the model organism Aspergillus nidulans., MMT (Magyar Mikrobiológiai Társaság) 2012. évi Nagygyűlése 2012. október 24-26., Keszthely. Abstract Book: p.18-19., 2012
Bokor, E., Karácsony, Z., Papp, C., Vágvölgyi C. and Hamari Z.: Investigation of the role of HxnV in the utilization of nicotinic acid as nitrogen-source in Aspergillus nidulans., 15th regional conference on environment and health. 16/17 May 2013, Novi Sad, Serbia, Abstract book, 2013
Bokor, E., Karácsony, Z., Vágvölgyi C. and Hamari Z.: Verification of HxnV plays role in the nicotinic acid degradation pathway in Aspergillus nidulans., 4th Central European Forum for Microbiology. October 16-18, 2013.Hotel Helikon, Keszthely, Hungary. Acta Microbiologica et Immunologica Hungarica 60: 120., 2013
E. Bokor, Z. Karácsony, C. Vágvölgyi, C. Scazzocchio, Z. Hamari: A monooxigenase involved in the nicotinic acid degradation pathway in Aspergillus nidulans., 12th European Conference on Fungal Genetics, Seville, March 23-27, 2014. Abstract book: 107, 2014
J. Ámon, E. Bokor, Z. Karácsony, M. Flipphi, R. Fernandez-Martín, C. Scazzocchio, Z. Hamari: The nicotinate utilization pathway of Aspergillus nidulans., 12th European Conference on Fungal Genetics, Seville, March 23-27, 2014. Abstract book: 146, 2014




 

Events of the project

  
2024-11-15 10:57:29
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Mikrobiológiai Tanszék (Szegedi Tudományegyetem), Új kutatóhely: Biotechnológiai Tanszék (Szegedi Tudományegyetem).
2014-07-03 09:08:21
Résztvevők változása
2013-08-29 11:16:02
Résztvevők változása



Back »