Heterotrimeric Gα protein Pga1 of Penicillium chrysogenum controls conidiation mainly by a cAMP-independent mechanism

摘要

Fungal heterotrimeric G proteins regulate different processes related to development, such as colony growth and asexual sporulation, the main mechanism of propagation in filamentous fungi. To gain insight into the mechanisms controlling growth and differentiation in the industrial penicillin producer Penicillioum chrysogenum, we investigated the role of the heterotrimeric Gα subunit Pga1 in conidiogenesis. A pga1 deleted strain (Δpga1) and transformants with constitutively activated (pga1G42R) and inactivated (pga1G203R) Pga1 alpha subunits were obtained. They showed phenotypes that clearly implicate Pga1 as an important negative regulator of conidiogenesis. Pga1 positively affected the level of intracellular cAMP, which acts as secondary messenger of Pga1-mediated signalling. Although cAMP has some inhibitory effect on conidiation, the regulation of asexual development by Pga1 is exerted mainly via cAMP-independent pathways. The regulation of conidiation by Pga1 is mediated by repression of the brlA and wetA genes. The Δpga1 strain and transformants with the constitutively inactive Pga1G203R subunit developed a sporulation microcycle in submerged cultures triggered by the expression of brlA and wetA genes, which are deregulated in the absence of active Pga1. Our results indicate that although basic mechanisms for regulating conidiation are similar in most filamentous fungi, there are differences in the degree of involvement of specific pathways, such as the cAMP-mediated pathway, in the regulation of this process.nnLes protéines G hétérotrimériques fongiques règlent différents processus liés au développement comme la croissance des colonies et la sporulation asexuée, les principaux mécanismes de propagation des champignons filamenteux. Afin de mieux comprendre les mécanismes qui contrôlent la croissance et la différenciation de Penicillium chrysogenum, un producteur de pénicilline industriel, nous avons examiné le rôle de la sous-unité Pga1 de type Gα hétérotrimérique lors de la conidiogenèse. Une souche dont pga1 a été supprimé (Δpga1) et des transformants comportant des sous-unités alpha Pga1 constitutivement active (pga1G42R) et inactive (pga1G203R) ont été obtenus. Ils ont montré des phénotypes qui impliquent clairement Pga1 comme régulateur négatif important de la conidiogenèse. Pga1 affectait positivement les niveaux d'AMPc intracellulaire qui agit comme second messager de la voie signalétique dépendante de Pga1. Même si l'AMPc exerçait un certain effet inhibiteur sur la conidiation, la régulation du développement asexué par Pga1 est principalement exercée via des sentiers indépendants de l'AMPc. La régulation de la conidiation est contrôlée par la répression des gènes brlA et wetA. La souche Δpga1 et les transformants comportant la sous-unité Pga1G203R constitutivement inactive ont développé un microcycle de sporulation en culture submergée, amorcé par l'expression des gènes brlA et wetA, qui sont déréglés en absence de Pga1 active. Nos résultats indiquent que, alors que les mécanismes de base de la régulation de la conidiation sont similaires chez presque tous les champignons filamenteux, des différences existent en regard du degré d'implication de sentiers spécifiques comme la voie dépendante de l'AMPc dans la régulation de ce processus.