Az arabinóz és a laktóz metabolizmus kölcsönhatásainak vizsgálata Aspergillus nidulans-ban = Interactions between the arabinose and lactose metabolism in Aspergillus nidulans

摘要

Kutatásaink azon munkák folytatása volt, melynek keretében az Aspergillus nidulans fonalas gomba béta-galaktozidáz enzim aktivitásának képződését tanulmányoztuk. Jelen pályázatban a témát kiterjesztettük és elmélyítettük. Izoláltuk és klónoztuk a gombában előforduló összes (4 db) béta-galaktozidázt kódoló gént (BgaA-D), és jellemeztük kifejeződésük szabályozását. Ezek alapján A. nidulans-ban a BGAC a fő béta-galaktozidáz enzim. Elsőként izoláltunk fonalas gombafajból laktóz permeáz gént (LacA), melyre nézve hiánymutánst hoztunk létre, és ennek segítségével karakterizáltuk kifejeződésének szabályozását. Izotópos vizsgálatok révén a laktóz permeázt biokémiai szempontból is jellemeztük. Bebizonyítottuk, hogy mind a BgaC, mind a LacA kifejeződése CreA-függő karbon katabolit represszió alatt áll. Ugyancsak bebizonyítottuk, hogy az említett szabályozási mechanizmusnak determinánsa a tenyészet specifikus növekedési rátája, és egy adott specifikus növekedési ráta érték alatt derepresszió következik be. Talán legérdekesebb felfedezésünk egy új D-galaktóz lebontási útvonal volt, mely a Leloir-útvonallal párhuzamosan működik. Az első, aldóz reduktáz enzim(ek) által katalizált lépés alapján reduktívnak elkeresztelt útvonal a D-galaktóz dulcitollá (galaktitollá) történő, NADPH-függő redukcióját, majd ennek L-szorbózzá történő, NAD+-függő, L-arabitol dehidrogenáz katalizálta dehidrogénezését foglalja magába. A glikolízisig tartó további reakciókban a fruktokináz enzim is szerepel. | This research is based on those aimed to investigate the regulation of formation of the beta-galactosidase activity in the filamentous fungus Aspergillus nidulans. In this project, this topic was extended and included a more in-depth approach. We have isolated and cloned all the four beta-galactosidase-like genes of the fungus (BgaA-D), and characterized the regulation of their expression. We concluded that in A. nidulans, BGAC is the major beta-galactosidase. We have isolated and cloned a lactose permease (LacA), which was the first of its kind from a filamentous fungus. A LacA deletion mutant was created to study the regulation of gene expression. Using labelled lactose, LACA was also characterized from the biochemical point of view. Evidence was provided that the regulation of BgaC and LacA is under CreA-dependent carbon catabolite regulation. We have shown that this regulatory mechanism is determined by the specific growth rate, and that under a certain, 'critical' growth rate carbon derepression occurs. Arguably our most interesting discovery was a new D-galactose catabolic pathway that operates in parallel to the Leloir-pathway. The pathway is called reductive after the first step that involves the NADPH-dependent reduction of D-galactose into galactitol (dulcitol). Galactitol is subsequently reduced into L-sorbose by the NAD+-dependent L-arabinitol dehydrogenase. The subsequent reactions include fructokinase, which channels the carbon into the glycolytic pathway.