白麴菌(Saccharomycopsis fibuligera) MIG1基因之?能性探討

Abstract

葡萄糖對於?多微生物而言是良好的碳源，所以不少微生物處於富含葡萄糖的環境下，為了優先利用葡萄糖，會去抑制其他碳源代謝的基因表現，此種現象稱之為葡萄糖抑制作用(glucose repression)，當釀酒酵母菌Saccharomyces cerevisiae處在富含葡萄糖的環境之下，藉由細胞內轉錄抑制子Mig1p來抑制某些下游的基因轉錄，使S cerevisiae能優先利用葡萄糖，當葡萄糖的濃度大幅降低以後，蛋白質激?Snf1p會被磷酸化並進入細胞核內，細胞核內的Mig1p則會被Snf1p磷酸化，接著被磷酸化的Mig1p會被送到細胞核外，便不會再抑制相關基因的表現(如其他碳源利用的基因)，讓S cerevisiae能開始利用其他碳源。除了S cerevisiae有葡萄糖抑制作用的現象外，根據前人研究指出，白麴菌Saccharomycopsis fibuligera也同樣有葡萄糖抑制作用的現象，白麴菌本身是一種具有外分泌酵素的酵母菌，好比澱粉水解?(amylase)，而這些外分泌酵素的活性也受到葡萄糖抑制作用的影響而被抑制，儘管如此，有關於白麴菌葡萄糖抑制作用的相關研究並不多。為了瞭解白麴菌葡萄糖抑制作用的相關調控機制，本研究在先前所建立的白麴菌基因體資料庫與S cerevisiae酵母菌參與葡萄糖抑制作用的相關基因進行比對，發現與S cerevisiae MIG1相似的DNA序列以及有較為保守的蛋白質序列，我將其命名為sfMIG1，較保守的蛋白質序列為 S cerevisiae MIG1與sfMIG1的Cys2-His2 鋅指模體(zinc-finger motif)。所以我想了解兩個物種MIG1基因?能上的異同，便將S cerevisiae的MIG1基因剔除掉，再讓sfMIG1轉形(transformation)進S cerevisiae裡，讓白麴菌的MIG1在S cerevisiae表現，來觀察其?能性的變化。有趣的是，當我們把S cerevisiae的MIG1基因剔除 (KO)或將sfMIG1基因置入 (KI) S cerevisiae裡面，生長速率都沒有受到太大的影響，接著將這些菌株點菌在非葡萄糖碳源並含有2-deoxyglucose (2DG)的培養基上，讓酵母菌處於葡萄糖抑制作用卻無法利用葡萄糖的環境，在YPS (yeast peptone sucrose)與YPG(yeast peptone glycerol)的盤子上，KO菌株生長得比野生株和KI菌株還快，這也意味，KI菌株有恢復葡萄糖抑制的作用，另一方面，將這些菌株培養在葡萄糖環境與非葡萄糖環境的兩種條件下，再抽RNA並進行real-time PCR，檢測一些受Mig1p調控的下游基因之相對表現量，發現KI菌株的SUC2、HXT4和EMI2基因相對表現量較接近野生株，而KO菌株的基因相對表現量比起野生株或KI菌株來得高，但KI突變株又比野生株稍高，所以KI突變株的sfMig1p的確有部份補償(compensate) S cerevisiae的Mig1p?能，但其中一個受S cerevisiae Mig1p抑制的下游基因REG2，KI突變株與KO突變株沒有顯著性差異並且比野生株的相對表現來得高，綜合以上的結果顯示， sfMig1p並不影響S cerevisiae的生長，在葡萄糖抑制作用的實驗可以補償S cerevisiae Mig1p的?能，但在real-time PCR抑制下游基因的表現只可部份補償抑制效果，而在REG2這個基因卻無補償現象，這也意謂兩者的Mig1p蛋白依然存在著一些?能性的差異，導致抑制基因的表現不完全或無法抑制，而可能的原因是蛋白質結構上的差異造成與其他蛋白質或DNA結合的程度有所差異。

Date of Award	2015 Aug 19
Original language	Chinese
Supervisor	Huang-Mo Sung (Supervisor)