Cellulóz gének kifejeződése Trichoderma reesei-ben: a laktóz általi indukció mechanizmusa
Title in English
Cellulase gene expression in Trichoderma reesei: mechanism of lactose induction
Panel
Genetics, Genomics, Bioinformatics and Systems Biology
Department or equivalent
Department of Biochemical Engineering (University of Debrecen)
Starting date
2004-10-01
Closing date
2007-09-30
Funding (in million HUF)
18.302
FTE (full time equivalent)
0.00
state
closed project
Final report
Results in Hungarian
A posztdoktori kutatás során fonalas tömlősgombák laktóz és D-galaktóz anyagcseréjének szabályozási mechanizmusait tanulmányoztuk. Munkánk azon korábbi kutatásaink folytatása volt, melyek során jellemeztük az Aspergillus nidulans béta-galaktozidáz aktivitásának szabályozását, és leírtunk egy új (reduktív) D-galaktóz lebontási útvonalat, mely a Leloir-útvonallal párhuzamosan működik.
Jelen projekt keretében biokémiai és genetikai bizonyítékot szolgáltattunk arra, hogy a celluláz enzim termelése miatt ipari jelentőségű Trichoderma reesei-ben a reduktív D-galaktóz lebontási útvonal döntő szerepet játszik a laktózt hasító béta-galaktozidázt kódoló gén, a bga1 indukciójában, mivel az induktor molekulát – a galaktitolt – ezen útvonal generálja. A bga1 gén kifejeződése növekedési ráta függőnek bizonyult. Mivel a laktózon, D-galaktózon illetve galaktitolon elérhető maximális növekedési ráta erősen eltér egymástól, batch tenyészetben ez különböző mértékű indukcióhoz vezet. Kemosztát tenyészetben, rögzített növekedési rátán azonban a galaktitol a legerősebb induktor, összhangban a fentiekkel.
Megállapítottuk, hogy a reduktív útvonalnak a celluláz gének indukciójában is döntő szerepe van. T. reesei-ben a Leloir útvonal első enzime, a béta-D-galaktózt alfa-D-galaktózzá alakító mutarotáz hiányzik, és emiatt a szénváz fluxusa a reduktív útvonalra terelődik. Ennek következtében az útvonal karakterisztikus köztese, az L-szorbóz indukálni fogja a celluláz géneket.
Results in English
In the course of the post-doctoral studies, we have been investigating the regulatory mechanisms of lactose and D-galactose metabolism in filamentous fungi. This research was a continuation of previous studies during which we had characterized the regulation of beta-galactosidase activity in Aspergillus nidulans, and described a new (reductive) pathway for D-galactose catabolism that operates in parallel to the Leloir-pathway. In this project, we have provided biochemical and genetic evidence that the reductive pathway is of crucial importance in Trichoderma reesei, well-known for its cellulase enzyme production, because this pathway generates the inducer – galactitol – of bga1, which encodes beta-galactosidase in this fungus. Expression of bga1 was found to be growth-rate dependent. In batch culture bga1 is differently induced by lactose, D-galactose and galactitol. However, induction level is influenced by the different maximal growth rates attainable on these carbon sources. When bga1 expression was compared in chemostat cultivations at defined growth rates, galactitol induced the highest activities.
It was also shown that the reductive pathway has a crucial role in the induction of cellulase genes. Mutarotase, which converts beta-D-galactose into the alpha-form, is missing is T. reesei. As a consequence, carbon flux will be channelled into the reductive pathway which forms L-sorbose, a characteristic intermediate of this pathway and a known inducer of cellulases.
Fekete E, Karaffa L, Kubicek CP, Szentirmai A, Seiboth B: Induction of extracellular beta-galactosidase (Bga1) formation by D-galactose in Hypocrea jecorina is mediated by galactitol, Microbiology-SGM, 153: 507-512, 2007
Karaffa L, Fekete E, Gamauf C, Szentirmai A, Kubicek CP, Seiboth B: D-Galactose induces cellulase gene expression in Hypocrea jecorina at low growth rates, Microbiology-SGM, 152: 1507-1514, 2006
Events of the project
2011-07-11 08:28:05
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: TTK Genetikai és Alkalmazott Mikrobiológiai Tanszék (Debreceni Egyetem), Új kutatóhely: TTK Biomérnöki Tanszék (Debreceni Egyetem).
