Az arabinóz és a laktóz metabolizmus kölcsönhatásainak vizsgálata Aspergillus nidulans-ban
Title in English
Interactions between the arabonise and lactose metabolism in Aspergillus nidulans
Panel
Genetics, Genomics, Bioinformatics and Systems Biology
Department or equivalent
Department of Biochemical Engineering (University of Debrecen)
Participants
Fekete, Erzsébet Karaffa, Erzsébet Mónika
Starting date
2003-01-01
Closing date
2008-12-31
Funding (in million HUF)
8.520
FTE (full time equivalent)
0.00
state
closed project
Final report
Results in Hungarian
Kutatásaink azon munkák folytatása volt, melynek keretében az Aspergillus nidulans fonalas gomba béta-galaktozidáz enzim aktivitásának képződését tanulmányoztuk. Jelen pályázatban a témát kiterjesztettük és elmélyítettük. Izoláltuk és klónoztuk a gombában előforduló összes (4 db) béta-galaktozidázt kódoló gént (BgaA-D), és jellemeztük kifejeződésük szabályozását. Ezek alapján A. nidulans-ban a BGAC a fő béta-galaktozidáz enzim. Elsőként izoláltunk fonalas gombafajból laktóz permeáz gént (LacA), melyre nézve hiánymutánst hoztunk létre, és ennek segítségével karakterizáltuk kifejeződésének szabályozását. Izotópos vizsgálatok révén a laktóz permeázt biokémiai szempontból is jellemeztük. Bebizonyítottuk, hogy mind a BgaC, mind a LacA kifejeződése CreA-függő karbon katabolit represszió alatt áll. Ugyancsak bebizonyítottuk, hogy az említett szabályozási mechanizmusnak determinánsa a tenyészet specifikus növekedési rátája, és egy adott specifikus növekedési ráta érték alatt derepresszió következik be.
Talán legérdekesebb felfedezésünk egy új D-galaktóz lebontási útvonal volt, mely a Leloir-útvonallal párhuzamosan működik. Az első, aldóz reduktáz enzim(ek) által katalizált lépés alapján reduktívnak elkeresztelt útvonal a D-galaktóz dulcitollá (galaktitollá) történő, NADPH-függő redukcióját, majd ennek L-szorbózzá történő, NAD+-függő, L-arabitol dehidrogenáz katalizálta dehidrogénezését foglalja magába. A glikolízisig tartó további reakciókban a fruktokináz enzim is szerepel.
Results in English
This research is based on those aimed to investigate the regulation of formation of the beta-galactosidase activity in the filamentous fungus Aspergillus nidulans. In this project, this topic was extended and included a more in-depth approach. We have isolated and cloned all the four beta-galactosidase-like genes of the fungus (BgaA-D), and characterized the regulation of their expression. We concluded that in A. nidulans, BGAC is the major beta-galactosidase. We have isolated and cloned a lactose permease (LacA), which was the first of its kind from a filamentous fungus. A LacA deletion mutant was created to study the regulation of gene expression. Using labelled lactose, LACA was also characterized from the biochemical point of view. Evidence was provided that the regulation of BgaC and LacA is under CreA-dependent carbon catabolite regulation. We have shown that this regulatory mechanism is determined by the specific growth rate, and that under a certain, ’critical’ growth rate carbon derepression occurs.
Arguably our most interesting discovery was a new D-galactose catabolic pathway that operates in parallel to the Leloir-pathway. The pathway is called reductive after the first step that involves the NADPH-dependent reduction of D-galactose into galactitol (dulcitol). Galactitol is subsequently reduced into L-sorbose by the NAD+-dependent L-arabinitol dehydrogenase. The subsequent reactions include fructokinase, which channels the carbon into the glycolytic pathway.
Bernhard Seiboth, Lukas Hartl, Manuela Pail, Erzsébet Fekete, Levente Karaffa, Christian P. Kubicek: The galactokinase of Hypocrea jecorina is essential for cellulase induction by lactose but dispensable for growth on D-galactose, Molecular Microbiology, 51: 1015-1025, 2004
Erzsébet Fekete, Levente Karaffa, Erzsébet Sándor, István Bányai, Bernhard Seiboth, Gyöngyi Gyémánt, Adél Sepsi, Attila Szentirmai, Christian P. Kubicek: The alternative D-galactose degrading pathway of Aspergillus nidulans proceeds via L-sorbose, Archives of Microbiology, 18: 35-44, 2004
Hedvig Ilyés, Erzsébet Fekete, Levente Karaffa, Éva Fekete, Erzsébet Sándor, Attila Szentirmai, Christian P. Kubicek: CreA-mediated carbon catabolite repression of ß-galactosidase formation is growth rate dependent in Aspergillus nidulans, FEMS Microbiology Letters, 235: 147-151, 2004
Verena Seidl, Bernhard Seiboth, Levente Karaffa, Christian P. Kubicek: The fungal STRE-element-binding protein Seb1 is involved but not essential for glycerol dehydrogenase (gld1) gene expression and glycerol accumulation in Trichoderma..., Fungal Genetics and Biology, 41: 1132-1140, 2004
Christian P. Kubicek, Levente Karaffa: Organic Acids, Basic Biotechnology, 4th Edition (C. Ratledge, ed.). Cambridge University Press, Cambridge, UK, 2006
Levente Karaffa, Erzsébet Fekete, Christian Gamauf, Attila Szentirmai, Christian P. Kubicek, Bernhard Seiboth: D-Galactose induces cellulase gene expression in Hypocrea jecorina at low growth rates, Microbiology-SGM, 152: 1507-1514., 2006
Erzsébet Fekete, Levente Karaffa, Christian P. Kubicek, Attila Szentirmai, Bernhard Seiboth: Induction of extracellular beta-galactosidase (Bga1) formation by D-galactose in Hypocrea jecorina is mediated by galactitol, Microbiology-SGM, 153: 507-512., 2007
Events of the project
2011-07-11 08:29:27
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: TTK Genetikai és Alkalmazott Mikrobiológiai Tanszék (Debreceni Egyetem), Új kutatóhely: TTK Biomérnöki Tanszék (Debreceni Egyetem).
