A cirkadián óramű molekuláris jellemzése: Az oszcillátor fehérje Frequency kifejeződésének transzkripciós és poszttranszkripciós szinten történő szabályozása = Molecular characterization of the circadian clockwork: Regulation of the expression of the oscillator protein on the transcriptional and posttranscriptional level

摘要

Kutatási munkánk célja a cirkadián oszcillátor működését biztosító, illetve módosító faktorok megismerése és funkcionális jellemzése volt a Neurospora crassa modellorganizmusban. Eredményeink: 1. Létrehoztunk egy olyan számítógépes programot, amely a Neurospora crassa genomjában képes szekvencia-mintázatokat keresni. A cirkadián óra pozitív komponensének ismert kötőhelyeihez hasonló struktúrákat kerestünk és így azonosítottunk egy új, a cirkadián oszcillátor működését befolyásoló faktort, egy feltehetően RasGEF aktivitású fehérjét. 2. A cirkadián óra egyik pozitív komponensének, a White Collar-1 fehérjének a vizsgálata kapcsán azonosítottunk két, a fehérje foszforilációját és ezen keresztül működését alapvetően meghatározó fehérjerégiót. Az egyik régión belül szekvencia homológia alapján valószínűleg egy MAP kináz foszforilációs hely található. 3. Kimutattuk, hogy a VIVID nevű másodlagos fényreceptor a környezeti fényintenzitásra vonatkozó molekuláris memóriaként működik. A cirkadián óra pozitív faktorával kölcsönhatásba lépve gátolja annak fényfüggő aktiválódását és ezáltal természetes fényperiódusok mellett stabilizálja a cirkadián óra működését. 4. Eredményeink szerint a reaktív oxigén származékok (ROS) szintjének változása fontos tényezője a cirkadián óra szabályozásának. A ROS-szint a molekuláris oszcillátorra hat, emelkedése korábbra helyezi a fázist és rövidíti a periódust. A ROS szint változásának hatását valószínűleg a protein foszfatáz 2A közvetíti. | Aim of our work was to functionally characterize factors involved in the regulation of the circadian clockwork of the model organism Neurospora crassa. Our most important results are summarized below: 1. We designed a computer program that enables one to search the genome of Neurospora for special sequence patterns. By searching for possible binding sites of the positive factor of the Neurospora clock we found a gene coding for a putative RasGEF protein. Our observations on a RasGEF mutant suggest that this protein is a modulator of the molecular clockwork. 2. We characterized two regulatory regions of the White Collar-1 protein. Deletion of these regions alters the phosphorylation of the protein and results in severe circadian phenotypes. One of these regions is a putative binding site of the MAP kinase. 3. We showed that the VIVID protein acting as a molecular memory interacts with and inhibits the positive component of the circadian clock and thus stabilizes the circadian rhythm even in naturally ambiguous photoperiods. 4. We found that reactive oxygen species (ROS) are important factors controlling the circadian clock. Increased ROS production advances the phase and shortens the circadian period. We suggest that the effect of ROS on the molecular oscillator is mediated by the protein phosphatase 2A.