Functional role of the homologues of saccharomyces cerevisiae HAP4, the regulator of the fermentation/respiration balance, in Hansenula polymorpha

• Auteur / Autrice : Nataliya Petryk
• Direction : Monique Bolotin-Fukuhara
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Saccharomyces cerevisiae

Fermentation

Facteurs de transcription

Résumé

Chez Saccharomyces cerevisiae, le complexe de transcription HAP contrôle l’équilibre de fermentation/respiration. Il se compose de quatre sous-unités. Les sous-unités ScHap2/3/5, qui sont nécessaires à l’interaction avec l’AND, sont exprimées en permanence. ScHAP4, qui contient le domaine d'activation de la transcription, est réprimé par le glucose. Il est conservé uniquement dans le motif 16 aa N-terminal, essentiel pour l'interaction avec le complexe ScHap2/3/5. Au cours de la transition diauxique ScHap4 active l’expression des gènes respiratoires. Dans la levure méthylotrophe Hansenula polymorpha, on a identifié deux homologues potentiels de ScHap4: HpHap4-A et HpHap4-B, abritant le motif N-terminal du ScHap4. Ces deux homologues rétablissent la déficience respiratoire du mutant Sc∆hap4 et activent l'expression ScCYC1. Nous avons montré que HpHAP4-A est l'orthologue fonctionnel du ScHAP4 et qu’il est impliqué dans la régulation positive des gènes respiratoires chez l’aérobe obligatoire H. Polymorpha. HpHAP4-B, contenant en outre le motif de l’interaction avec l’ADN bZIP, est impliqué dans la réponse au déficit de fer et au stress oxydatif. L'expression de ces deux homologues dans leur hôte est régulée par une source de carbone et par une concentration de fer qui agissent en sens inverse. HpHap4-B est en mesure d'atténuer la sensibilité au stress oxydatif des mutants delta yap1 de S. Cerevisiae et de H. Polymorpha. Cette thèse met en lumière la caractérisation physiologique des mutants Hpdeltahap4-A, Hpdeltahap4-B et Hpdeltayap1 et montre les effets régulateurs de HpHap4-A et HpHap4-B dans le système hétérologue S. Cerevisiae et dans le système natif H. Polymorpha.

In Saccharomyces cerevisiae heteromeric transcriptional complex HAP controls the fermentation/respiration shift. Genes ScHAP2/3/5 encoding CCAAT-binding core subunits are constitutively expressed. ScHAP4, containing the transcriptional activation domain is repressed by glucose and is conserved only in 16 aa N-terminal motif essential for ScHap2/3/5 interaction. During diauxic shift ScHAP4 promoter is released from glucose repression and ScHap4 via interaction with ScHap2/3/5 complex activates the respiratory genes. In Hansenula polymorpha two ScHap4 homologues HpHap4-A and HpHap4-B harboring the conservative N-terminal ScHap4 motif were identified. Both of them allay Sc delta hap4 mutant respiratory deficiency and activate the expression of ScCYC1. We report that HpHAP4-A is the functional orthologue of ScHAP4 and regulates positively the respiratory genes in obligate aerob H. Polymorpha. HpHAP4-B, containing additionally DNA-binding domain of bZIP type, is involved in iron deficit and oxidative stress response. The expression of these genes in H. Polymorpha is regulated by carbon source and iron in opposite manner pointing at their different functional role. HpHap4-B alleviates the sensitivity of both S. Cerevisiae and H. Polymorpha deltayap1 mutants to oxidative stress. A set of experiments was performed to characterize the mutants with deleted HpHAP4-A, HpHAP4-B and HpYAP1. The HpHap4-A and HpHap4-B transcription regulatory effect in heterologous S. Cerevisiae and native H. Polymorpha systems are studied. The interplay of N-terminal conserved motif of ScHap4 and bZip of the YAP family proteins may be important during evolution of transcriptional regulatory network