Ecological geneticsEcological geneticsЭкологическая генетика1811-09322411-9202Eco-Vector578210.17816/ecogen9470-78ArticlesСтатьиResearch ArticleResearching the mechanisms of gene РНО3 regulation de pending on nitrogen source in medium in yeast Sacharomyces cere visiaeИзучение механизмов регуляции гена РНО3 в зависимости от источника азота в среде у дрожжей Saccharomyces cerevisiaeSavinovVladimir AСавиновВладимир Александровичvova.savinoff@gmail.comFizikovaAnastasia IФизиковаАнастасия Юрьевнаvova.savinoff@gmail.comRumyantsevAndrey MРумянцевАндрей Михайловичrumyantsev-am@mail.ruSambukElena VСамбукЕлена Викторовнаesambuk@mail.ruSaint-Petersburg State University., Saint-Petersburg, RFСанкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, РФSaint-Petersburg State University, Saint-Petersburg, RFСанкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, РФ1512201194VOL 9, NO4 (2011)ТОМ 9, №4 (2011)707818112016Copyright ©; 2011, Savinov V.A., Fizikova A.I., Rumyantsev A.M., Sambuk E.V.Copyright ©; 2011, Савинов В.А., Физикова А.Ю., Румянцев А.М., Самбук Е.В.2011Savinov V.A., Fizikova A.I., Rumyantsev A.M., Sambuk E.V.Савинов В.А., Физикова А.Ю., Румянцев А.М., Самбук Е.В.http://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journals.eco-vector.com/ecolgenet/article/view/5782

Delicate regulation of gene expression is performed through transcriptional factors competition for promoters that provides punctual cell response to environmental changes. Gene PHO3 of yeast S. cerevisiae encodes the constitutive acid phosphatase. In this work we researched genetic control of the gene PHO3 expression in response to nitrogen source in medium. PHO3 expression level was proved to decrease while yeast using poor nitrogen source like urea. Possible regulatory mechanisms for gene PHO3 were revealed involving repressor of nitrogen regulated genes Gzf3p and ubiquitin ligase Rsp5p

Тонкая регуляция экспрессии генов осуществляется посредством конкуренции транскрипционных факторов за промоторы, что обеспечивает своевременный ответ клетки на изменения условий среды. Ген PHO3 дрожжей S. cerevisiae кодирует конститутивную кислую фосфатазу. В данной работе изучали генетический контроль экспрессии гена PHO3 в зависимости от источника азота. Показано, что уровень экспрессии гена снижается на среде с «бедным» источником азота, мочевиной. Выявлены возможные механизмы регуляции экспрессии гена PHO3 при участии репрессора генов азотного метаболизма Gzf3p и убиквитин-лигазы Rsp5p.

PHO3Rsp5Gzf3Saccharomyces cerevisiaeкислые фосфатазыазотная катаболитная репрессияGATA-факторытиаминГланц С., 1999. Медико-биологическая статистика. М.: Практика. 460 с.Захаров И. А., Кожин С. А., Кожина Т. Н., Федорова И. В., 1984. Сборник методик по генетике дрожжей-сахаромицетов. Л.: Наука. 144 c.Маниатис Т., Фрич Э., Сэмбрук Дж, 1984. Методы генетической инженерии. Молекулярное клонирование. М.: Мир. 480 с.Останин К. В., Смирнова Т. М., Мясников А. Н. и др., 1988. Векторы экспрессии на основе промоторов генов PHO3 и PHO5 дрожжей Saccharomyces cerevisiae: конструирование, сравнительная оценка эффективности, использование для суперпродукции фосфорибозиламиноимидазолкарбоксилазы // Биополимеры и клетка. № 4. С. 259-266.Парфенова Л. В., Смирнов М. Н., Самбук Е. В., Падкина М. В., 2002. Продукция β-интерферона че- ловека в дрожжах Saccharomyces cerevisiae ведет к снижению активности цитохром-С-оксидазы // Биотехнология. № 6. С. 23-30.Попова Ю. Г., Падкина М. В., Самбук Е. В., 2000. Влияние мутаций в генах РНО85 и РНО4 на утилизацию пролина у дрожжей Saccharomyces cerevisiae // Генетика. Т. 36. № 12. С. 1622-1628.Самбук Е. В., 2005. Генетические механизмы реализации закона лимитирующего фактора у дрожжей Saccharomyces cerevisiae // Жур. общ. биол. Т. 66. № 4. С. 310-325.Bajwa W., Meyhack B., Rudolph H. et al., 1984. Structural of two tandemly repeated acid phosphatase genes in yeast // Nucleic Acids Res. Vol. 12. № 20. P. 7721-7739.Bradley P. H., Brauer M. J., Rabinowitz J. D., Troyanskaya O. G., 2009. Coordinated concentration changes of transcripts and metabolites in Saccharomyces cerevisiae // PLoS Comput Biol. Vol. 5. № 1. P. 1-15.Cardenas M. E., Cutler N. S., Lorenz M. C. et al., 1999. The TOR signaling cascade regulates gene expression in response to nutrients // Genes Dev. Vol. 13. № 24. P. 3271-3279.Coffman J. A., Rai R., Cooper T. G. et al., 1995. Genetic evidence for Gln3p-independent, nitrogen catabolite repression-sensitive gene expression in Saccharomyces cerevisiae // J. of Bacteriol. Vol. 177. № 23. P. 6910- 6918.Cooper T. G., Ferguson D., Rai R. et al., 1990. The GLN3 gene product is required for transcriptional activation of allantoin system gene expression in Saccharomyces cerevisiae // J. Bacteriol. Vol. 172, № 2. P. 1014-1018.Costanzo M., Baryshnikova A., Bellay J. et al., 2010. The genetic landscape of a cell // Science. V 327. № 5964. P. 425-431.Crespo J. L., Helliwell S. B., Wiederkehr C. et al., 2004. NPR1 kinase and RSP5-BUL1/2 ubiquitin ligase control GLN3-dependent transcription in Saccharomyces cerevisiae // J. Biol. Chem. Vol. 279. № 36. Р. 37512- 37517.Deed N. K., van Vuuren H. J. J., Gardner R. C., 2011. Effects of nitrogen catabolite repression and di-ammonium phosphate addition during wine fermentation by a commercial strain of S. Cerevisiae // Appl. Microbiol. Biotechnol. № 89. P. 1537-1549.Gancedo J. M., 1998. Yeast carbon catabolite repression // Microbiol. Mol. Biol. Rev. Vol. 62. № 2. P. 334-361.Guthrie C., Fink G. R., 1991. Guide to yeast genetics and molecular biology. Academic Press. Vol. 194. 933 p.Harreman M., Taschner M., Sigurdsson S. et al., 2009. Distinct ubiquitin ligases act sequentially for RNA polymerase II polyubiquitylation // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. Vol. 06. № 49. P. 20705-20710.Johnston M., Carlson M., 1992. Regulation of carbon and phosphate utilization // Mol. Cell. Biol. оf the Y. Sacch.: Gene Expression. Vol. 2. P. 193-255.Li M., Petteys B. J., McClure J. M. et al., 2010. Thiamine biosynthesis in Saccharomyces cerevisiae is regulated by the NAD+-dependent histone deacetylase Hst1 // Mol. and Cell. Biol. Vol. 30. № 13. P. 3329-3341.Magasanik B., Kaiser C. A., 2002. Nitrogen regulation in Saccharomyces cerevisiae // Gene. № 290. Р. 1-18.Matsuyama A., Shirai A., Yoshida M., 2008. A series of promoters for constitutive expression of heterologous genes in fission yeast // Yeast. Vol. 25. № 5. P. 371-376.Meselson M., Yuan Y., 1968. DNA restriction enzyme from E. coli // Nature. Vol. 217. P. 1110-1114.Meyhack B., Bajwa W., Rudolph H. et al., 1982. Two yeast acid phosphatase structural genes are the result of a tandem duplication and show different degrees of homology in their promoter and coding sequences // EMBO J. Vol. 1, № 6. P. 675-680.Nosaka K., 1990. High affinity of acid phosphatase encoded by PHO3 gene in Saccharomyces cerevisiae for thiamin phosphates // Biochim. Biophys. Acta. № 1037. P. 147-154.Nosaka K., Kaneko Y., Nishimura H. et al., 1993. Isolation and characterization of a thiamin pyrophosphokinase gene, THI80, from Saccharomyces cerevisiae // J. of Biol. Chem. Vol. 268. № 23. P. 17440-17447.Ogawa N., DeRisi J., Brown P. O., 2000. New components of system for phosphate accumulation and polyphosphate metabolism in Saccharomyces cerevisiae revealed by genomic expression analysis // Mol. Biol. Cell. Vol. 11. № 12. P. 4309-4321.Okabayashi K., Oi H., Hirabayashi K. et al., 1990. Albumin gene-containing plasmid, transformant carrying same, production of such transformant and production of albumin. Green Cross. EP0399455.Peng J., Schwartz D., Elias J.E. et al., 2003. A proteomic approach to understanding protein ubiquitination // Nat. Biotechnol. Vol. 21. № 8. P. 921-926.Pina B., Fernandez-Larrea J., Garcia-Reyro N. et al., 2003. The different (sur)faces of Rap1p // Mol. Gen. Genomics. № 268. P. 791-798.Saccharomyces Genome Database, URL: http://www. yeastgenome.orgScherens B., Feller A., Vierendeels F. et al., 2006. Identification of direct and indirect targets of the Gln3 and Gat1 activators by transcriptional profiling in response to nitrogen availability in the short and long term // FEMS Yeast Res. № 6. P. 777-791.Singleton C. K., 1997. Identification and characterization of the thiamine transporter gene of Saccharomyces cerevisiae // Gene. № 199. P. 111-121.Stanbrough M., Rowen D. W., Magasanik B., 1995. Role of the GATA factors Gln3p and Nil1p of Saccharomyces cerevisiae in the expression of nitrogen-regulated genes // Biochem. Vol. 92. P. 9450-9454.Staschke K. A., Dey S., Zaborske J. M. et al., 2010. Integration of general amino acid control and target of rapamycin (TOR) regulatory pathways in nitrogen assimilation in yeast // The J. of Biol. Chem. Vol. 285. № 22. P. 16893-16911.Tate J. J., Rai R., Cooper T. G., 2006. Ammonia-specific regulation of Gln3 localization in Saccharomyces cerevisiae by protein kinase Nrp1 // J. Biol. Chem. Vol. 281. № 38. P. 28460-28469.Vignols F., Brehelin C., Surdin-Kerjan Y. et al., 2005. A yeast two-hybrid knockout strain to explore thioredoxin- interacting proteins in vivo // PNAS. Vol. 102. № 46. P. 16729-16734.