Efecto de la deleción del gen del factor transcripcional Sre1 en la expresión de sus genes blanco en la levadura Xanthophyllomyces dendrorhous

Abstract

La levadura carotenogen.lea Xanthophyllomyces dendrorhous es capaz de producir astaxantina, pigmento de intefes industrial principalmente en el area acuicola. En esta levadura, la interrupci6n de la via de sintesis de ergosterol en el paso catalizado por la enzima Cyp61, genera una mayor producci6n de astaxantina, sugiriendo un rol regulador del ergosterol sobre la carotenogenesis. La principal via de regulacti6n por esteroles es la via SF`EBF' (Sterol Regulatory Element Binding Protein), via que adn no ha sido descrita en X. dent/rowhous. La via SREBP ha sido ampliamente estudiada en mamiferos, y recientemente en levacluras como Schizosaccharomyces pombe y Cryptococcus neoformans, s.iendo un mecanismo importante en la regulaci6n de la homeostasis de esteroles en la celula. En esta via, la proteina SREBP (denominada como Srel en hongos) es un factor transcripcional que regula la expresi6n de genes relacionados con la biosintesis de esteroles, donde los genes blanco poseen en su regi6n promotora la secuencia SRE (Sfero/ Regu/afory E/emenf) la cual permite la uni6n de SREBP y asi activar su expresi6n genica cuando los niveles de esteroles disminuyen. En X. c/enc/rorf7ous, el posible gen SRE7 ha sido identificado y se han obtenido mutantes Asre7 en esta levadura. Es asi como el objetivo de este trabajo fue caracterizar fenotipicamente dichas mutantes y estudiar la expresi6n de genes implicados en las rutas de biosintesis de mevalonato, ergosterol y carotenoides que posiblemente estan regulados por Srel . De acuerdo con los analisis fenotipicos realizados, se observ6 que el crecimiento de los mutantes Asre7 se vi6 principalmente afectado en presencia de los antifdngicos anfotericina a y azoles como jtraconazol, y tambi6n en la presencia de menadiona, compuesto que genera estres oxidativo a traves del ciclo de las quinonas. Ademas, bioinformaticamente se identific6 elementos SRE en la regi6n promotora de varios genes de la levadura y entre estos tlltimos, ademas se encontr6 que los niveles relativos de los transcritos de los genes #MGS y "GR (de la via del mevalonato), cris (de la sfntesis de carotenoides), crfR (involucrado en la sintesis de carotenoides y de esteroles) y Cyp67 (de la sintesis de esteroles), son mas bajos en los mutantes Asre7 respecto a sus parentales. En resumen, los resultados obtenidos en este trabajo indican que la via SREBP se encuentra operativa en X. dendrowhous y que 6sta regularia al menos la expresi6n de genes implicados en las vias de sintesis de carotenoides y esteroles, y de la via del mevalonato. De esta manera, la mutaci6n Asre7 afecta el crecimiento de la levadura en presencia de antimic6ticos, ya que alteraria la sintesis de ergosterol.

The cEroter`ogeric yeast Xanthophyllomyces dendrorhous produces astaxanthin, a pigment of comercial interest mainly in aquacu[ture. In this yeast, the interruption of the ergosterol synthesis at the step catalysed by Cyp61 favors astaxanthin production, suggesting a regulatory role of ergosterol over carotenogenesis. The main regulatory pathway by sterols is the SREBP (Sterol Regulatory Element Binding Protein) pathway, that has not been described yet in this yeast. The SREBP pathway has been well studied in mammals, and recently in yeasts like Sch/.zosaccharomyces pombe and Crypfococcus neoformans, where it regulates stero] homeostasis. In this pathway, SREBP (named as Srel in fungi) is a transcription factor that regulates the expression of genes related to sterols biosynthesis having a SRE sequence at their promotor region that allows SREBP binding for gene expression activation when sterol levels in the cell decrease. ln X. dent/rowhous, a potential Srel encoding gene (SRE7) has been identified and Asre7 mutants have been obtained. Then, the aim of this work was to characterize the mutant phenotype and to study the gene expression of genes involved in the mevalonate pathway and the biosynthesi§ of sterols and carotenoids. As a result, it was observed that growth of the Asre7 mutants is mainly affected in the presence of antifungals like amphotericin 8 and azoles such as itraconazole, and also in the presence of menadione, which is a compound that generates oxidative stress through quinones cycle. Also, SRE elements were bioinformatically identified in the promoter of several analyzed genes and among them, the relative transcript levels of genes HMGS and "GR (from the mevalonate pathway), cris (from the synthesis of carotenoids), crff3 (involved in the synthesis of carotenoids and sterols) and Cyp67 (from the synthesis of sterols), were lower in the Asre7 mutants respect to their parental strains. ln summary, these results indicate that the SREBP pathway is functional in X. dendrorf7ous and it is involved in the regulation of the mevalonate pathway, and the synthesis of carotenoids and sterols. The Asre7 mutation affects the yeast growth in the presence of antifungals, because Srel regulates ergosterol biosynthesis.