Registro:
| Documento: | Tesis Doctoral |
| Título: | Desensibilización y memoria en la respuesta a feromona de la levadura Saccharomyces cerevisiae |
| Título alternativo: | Desensitization and memory in the pheromone response path-way of the yeast Saccharomyces cerevisiae |
| Autor: | Constantinou, Andreas |
| Editor: | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
| Lugar de trabajo: | Universidad de Buenos Aires - CONICET. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias (IFIBYNE)
|
| Fecha de defensa: | 2022-08-05 |
| Fecha en portada: | 2022 |
| Grado Obtenido: | Doctorado |
| Título Obtenido: | Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias Biológicas |
| Departamento Docente: | Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular |
| Director: | Colman Lerner, Alejandro Ariel |
| Consejero: | Iusem, Norberto Daniel |
| Jurado: | Coso, Omar Adrián; Valdez, Javier E.; Alvarez, Cecilia |
| Idioma: | Inglés |
| Formato: | PDF |
| Handle: |
https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7179_Constantinou |
| PDF: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n7179_Constantinou.pdf |
| Registro: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n7179_Constantinou |
| Ubicación: | BIO 007179 |
| Derechos de Acceso: | Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Constantinou, Andreas. (2022). Desensibilización y memoria en la respuesta a feromona de la levadura Saccharomyces cerevisiae. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7179_Constantinou |
Resumen:
La respuesta a feromona de la levadura Saccharomyces cerevisiae es posiblemente una de las vías de señalización eucariotas más estudiadas, y ha cumplido un rol importante como modelo de diferentes aspectos de la señalización celular. En celulas haploides del sexo a, la respuesta a feromona inicia en la superficie celular con la union de factor-α, la feromona de apareamiento producida por células del sexo α, a su receptor Ste2, miembro de la familia de receptores acoplados a proteínas G. Ste2 unido a factor-α transmite esta señal de activación al interior de la célula, donde la proteína G asociada al receptor se disocia y activa una cascada canónica de proteína quinasas activadas por mitógenos (MAP, por sus siglas en inglés) río abajo del receptor. Una vez activadas, las MAP quinasas son responsables de inducir la expresión de numerosos genes específicamente regulados por feromona, y causan también el arresto del ciclo celular—procesos clave para preparar la célula para apareamiento. En esta tesis nos enfocamos en dos procesos relacionados con la respuesta a feromona. En la primera parte estudiamos células a mutantes las cauales, al ser estimuladas por feromona, expresan tanto Ste2 como factor-α. Se espera de células que simultáneamente expresan un receptor y su agonista que activen de forma constitutiva la vıa de señalización río abajo del receptor. Sin embargo, acá mostramos que células modificadas genéticamente para expresar Ste2 y factor-α detienen la respuesta a feromona en vez de activarla. Este resultado es sorprendente, ya que el mismo efecto no se observa con feromona exógena. Encontramos que esta desensibilización es causada por la unión intracelular de factor-α a Ste2, antes de que los receptores lleguen a la membrana plasmática. Esta activación precoz interfiere con el tránsito normal de los receptores hacia la superficie celular y así impide la intreaccon de Ste2 con otros componentes de la respuesta a feromona también ubicados en la membrana plasmática. Aunque el tránsito normal se puede reestablecer expresando receptores mutantes sin la región citoplasmática carboxi-terminal, nuestros experimentos demuestran que el desvío de los receptores no depende de ninguno de los sitios de regulación en la región carboxi-terminal ya descritos para Ste2. Mediante alineamientos de secuencias de ortólogos de Ste2 de otras especies de levadura, identificamos una región regulatoria potencial, que podría servir como sitio de unión para α-arrestinas—una familia de proteınas conocidas por su rol en el tránsito de proteínas transmembranas. En la segunda parte analizamos un posible mecanismo de memoria transcripcional en la respuesta a feromona. Midiendo la tasa de expresión de un gen reportero activado por feromona, hemos observado que células previamente estimuladas con una dosis de feromona saturante, demuestran una mayor sensibilidad a siguientes dosis bajas, comparado con células que directamente reciben las mismas dosis bajas de feromona sin el estımulo previo. Este incremento de sensibilidad a feromona indica que las células tienen la capacidad de “recordar” estímulos anteriores, y así estar más preparadas para estímulos posteriores. Aquí buscamos identificar y caracterizar el mecanismo molecular que genera esta memoria transcripcional. Mostramos que la intensidad del efecto de memoria es proporcional tanto a la duración como a la concentración del estímulo previo. También descubrimos que la memoria se anula en la reentrada al ciclo celular luego del arresto inducido por feromona. Investigamos a Far1, un inhibidor de quinasas dependientes de ciclinas, como posible factor molecular de memoria, pero encontramos que el rol de Far1 solo tiene un rol secundario e indirecto en la generación de memoria transcripcional.
Abstract:
The pheromone response pathway of budding yeast (Saccharomyces cerevisiae) is arguably one of the best-understood eukaryotic signaling pathways, and has served as an important model for various aspects of eukaryotic cell signaling. In haploid yeast of the a mating type, the pheromone response initiates at the cell surface by the binding of α-factor mating pheromone to its cognate receptor Ste2, member of the G protein-coupled receptor (GPCR) family. α-factor-bound Ste2 relays this activation signal into the cell interior, where dissociation of the associated G protein from the receptor activates a downstream canonical MAP kinase cascade, which in turn promotes expression of a wide range of pheromone-responsive genes, as well cell cycle arrest—both of which are necessary for successful mating. In this thesis we focus on two specific processes involving the pheromone response pathway. In the first part we study mutant a cells that in response to pheromone express both Ste2 and α-factor. It would be expected that such cells, expressing both receptor and its agonist, should display constant auto-activation and signaling downstream of the receptor. Nevertheless, we here show that cells simultaneously expressing Ste2 and α-factor instead become desensitized to this mating pheromone. This result is surprising, especially since no such effect is observed after prolonged exposure to exogenous pheromone. We find that this desensitization is a direct result of intracellular binding of α-factor to Ste2, before the receptors have reached the plasma membrane. This premature activation interferes with the receptors’ normal transit to the cell surface, thereby blocking downstream signaling by preventing the receptors from interacting with other components of the signaling pathway. While this effect can be bypassed be expressing Ste2 mutants that lack their cytoplasmic carboxy-terminal tail, we show that receptor interference does not depend on any of the regulatory sites in the cytoplasmic tail of Ste2 that are currently known. Via protein sequence alignments against Ste2 orhtologs from other yeasts we identify a potential regulatory region that may act as a binding site for α-arrestins—a family of proteins known for their role in the trafficking of transmembrane proteins. In the second part we analyze a possible transcriptional memory mechanism in the pheromone response pathway. By monitoring the transcriptional output from a pheromone-responsive promoter, we find that cells that have been previously exposed to saturating doses of pheromone are more sensitive to subsequent low doses, compared with cells that receive the same low doses without a prior stimulus. This increased pheromone sensitivity indicates that cells have the capacity to “remember” previous stimuli,and are thereby more receptive to subsequent pheromone exposure. Here we try to identify and characterize the underlying mechanism generating this transcriptional memory. We show that the intensity of the memory effect is proportional to both the duration and the concentration of the pheromone pre-treatment. We also find that memory is completely reset upon reentry into the cell cycle after pheromone-induced cell cycle arrest, and that this reset requires the activity of the primary cyclin-dependent kinase (CDK) Cdc28. We further investigate the cyclin-dependent kinase inhibitor (CKI) Far1 as a possible molecular memory factor, but find that Far1 is only indirectly involved in the generation of transcriptional memory, by preventing cell cycle reentry.
Citación:
---------- APA ----------
Constantinou, Andreas. (2022). Desensibilización y memoria en la respuesta a feromona de la levadura Saccharomyces cerevisiae. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7179_Constantinou
---------- CHICAGO ----------
Constantinou, Andreas. "Desensibilización y memoria en la respuesta a feromona de la levadura Saccharomyces cerevisiae". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2022.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7179_Constantinou
Estadísticas:
Descargas totales desde :
Descargas mensuales
https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n7179_Constantinou.pdf
