Saccharomyces cerevisiae maya türünde SIR2 histon deasetilaz geninin NTH1 ve TPS1 gen ekspresyonlarına etkisi

Abstract

Trehaloz ve glikojen maya hücreleri tarafından kullanılan iki önemli depo karbonhidratıdır. Saccharomyces cerevisiae maya türü olumsuz çevre koşullarında biriktirdiği trehaloz ve glikojen moleküllerini ortam koşulları normale döndüğünde hızlıca hidroliz eder. Trehaloz sentezi TPS enzim kompleksi tarafından gerçekleştirilirken, yıkımı nötral trehalaz enzimi tarafından sağlanır. TPS1 ve NTH1 genlerinin ekspresyonu farklı metabolik yolaklar üzerinden koordineli olarak kontrol edilmektedir. Farklı stres ortamlarında her iki genin de aktivitesi artmaktadır. NTH1 ve TPS1 genlerinin promotor bölgesinde yer alan STRE dizileri stres yanıtı oluşturulmasında görevlidir. TOR sinyal yolağı besin açlığında hücresel yanıtların düzenlenmesinde görevlidir. Maya hücrelerinde TOR sinyal yolağının baskılanması Sir2 aktivitesini artırır ve DNA stabilizasyonunu sağlayarak kronolojik yaşam uzunluğunun artmasına neden olur. Maya hücrelerinde yaşlanma ile ilişkili bir gen olan SIR2 geni bazı stres direnç genlerinin aktivasyonunda rol almaktadır. Yürütülen tez çalışmasında, Sir2 proteinin NTH1 ve TPS1 gen ekspresyonuna ve depo karbonhidrat birikimine etkisinin belirlenmesi hedeflenmiştir. Bu amaçla NTH1-LacZ ve TPS1-LacZ gen füzyonu içeren yaban tip ve Δsir2 mutant maya hücrelerinde azot açlığı ile oluşturulan stres koşullarında NTH1 ve TPS1 genlerinin promotor aktivasyonları belirlendi. Ayrıca yaban tip ve Δsir2 mutant maya hücrelerinde standart üreme koşullarında ve azot açlığında hücre içi trehaloz ve glikojen birikimi enzimatik olarak ölçüldü. Elde edilen sonuçlara göre Sir2 proteininin NTH1 gen ekspresyonunun susturulmasından sorumlu olduğu belirlendi. TPS1 geninin Sir2 proteini tarafından aktivasyonu veya baskılanması tamamen çevresel koşullarına bağlı olduğu tespit edildi. Ayrıca hem normal büyüme koşullarında hem de azot açlığı altında Sir2 proteininin yokluğunda trehaloz ve glikojen birikiminin arttığı belirlendi. Elde edilen sonuçlara göre, Sir2 proteinin NTH1 gen ekspresyonunun susturulmasında, TPS1 gen ekspresyonunun ise ortam koşullarına bağlı olarak düzenlenmesinde görevli olduğu tespit edildi. Sir2 proteini yokluğunda trehaloz ve glikojen birikiminin standart üreme koşullarında ve azot açlığında arttığı belirlendi.

Trehalose and glycogen are important storage carbohydrates in yeast cells. Saccharomyces cerevisiae rapidly hydrolyzes the stress-accumulated trehalose and glycogen after environmental conditions return to normal. Trehalose synthesis is carried out by the TPS enzyme complex, while it is degraded by the neutral trehalase enzyme. The expression of TPS1 and NTH1 genes is coordinately controlled through different metabolic pathways. The activity of both genes increases during variable stress conditions. STRE sequences located in the promoter region of NTH1 and TPS1 genes are responsible for the formation of this stress response. The TOR signaling pathway is involved in regulating cellular responses to nutrient starvation. The inactivation of the TOR signaling pathway increases Sir2 activity and provides DNA stabilization, leading to an increase in chronological lifespan. SIR2 is an aging-related gene in yeast cells and has a significant role in the activation of some stress resistance genes. The aim of this study is to determine the effect of Sir2 protein on NTH1 and TPS1 gene expressions and reserve carbohydrate accumulation. For this purpose, promoter activations of NTH1 and TPS1 genes were determined in wild type and Δsir2 mutant yeast cells including NTH1-LacZ and TPS1-LacZ gene fusion under nitrogen starvation-induced stress conditions. In addition, intracellular trehalose and glycogen accumulations were enzymatically measured in wild-type and Δsir2 mutant yeast cells under the same conditions. According to the results obtained, it was determined that Sir2 protein is responsible for silencing NTH1 gene expression. The activation or repression of TPS1 gene by Sir2 protein was determined to be dependent on environmental conditions. In addition, it was determined that trehalose and glycogen accumulation increased in the absence of Sir2 protein under both normal growth conditions and nitrogen starvation.