Der Aktivator Xyr1 und seine Bedeutung für den Laktosemetabolismus von Trichoderma reesei

Abstract

Der Aktivator des Cellulase- und Xylanasesystems, Xyr1, des filamentösen Pilzes Trichoderma reesei wurde in dieser Arbeit untersucht. Zunächst wurde die Wirkung der Faktoren Ace1 und Ace2 auf die Transkription des xyr1-Gens geprüft. Ace1 übt in Transkriptionsanalysen einen generell repremierenden Effekt auf die xyr1-Transkription aus, der unabhängig vom Induktor ist. Der Faktor Ace2 zeigt auf Sophorose eine von der Kultivierungsdauer abhängige Regulation der xyr1-Transkriptbildung. Weiters wurde im Faktor Xyr1 mittels in silico Untersuchungen eine potentielle Phosphorylierungsstelle gefunden, die hohe Ähnlichkeit zur regulatorisch wichtigen Phosphorylierungsstelle im Protein Cre1 von Trichoderma reesei aufweist. Laktose ist eine wichtige großtechnisch eingesetzte Kohlenstoffquelle, auf der Trichoderma reesei Cellulasen und Xylanasen produziert. Der Induktionsmechanismus dazu ist aber noch weitestgehend unbekannt. Daher wurde die Wirkung des Faktors Xyr1 auf die Hydrolaseexpression auf Laktose untersucht. Durch Vergleich des Ausgangsstammes QM9414 mit einem xyr1-Deletionsstamm und einem Cre1-negativem Stamm, Rut-C30, konnte gezeigt werden, dass Xyr1 absolut notwendig für die Cellulase- und Xylanaseaktivität auf Laktose ist. Die Transkription des Gens xyr1 erfolgt zudem über einen De-repressionsmechanismus. Auch hat Xyr1 einen Einfluss auf den Laktosemetabolismus: es induziert die Transkriptbildung von xyl1, dem Gen kodierend für die Xylosereduktase. Dieses Enzym bildet Galaktitol, das als induzierende Substanz von bga1 beschrieben wurde, kodierend für [beta]-Galaktosidase - das erste Enzym im Laktosemetabolismus. Xyr1 ist also nicht nur von entscheidender Bedeutung für die Bildung der hydrolytischen Enzyme auf Laktose, sondern wirkt auch direkt und indirekt auf die Katabolisierung der Laktose.<br />

Xyr1, the activator of hydrolases in the filamentous fungus Trichoderma reesei was studied. This transcription factor activates the cellulase and xylanase enzyme system. The impact of the factors Ace1 and Ace2 upon transcription of xyr1 gene was examined. In transcript formation analysis Ace1 shows a repressing effect on xyr1 transcript formation. This finding was independent of the inducers used. Ace2 was found to have a regulative mechanism of xyr1 transcription dependent on the cultivation time on Sophorose. Furthermore, in silico investigations of Xyr1 revealed a potential phosphorylation site. This site bears a striking similarity to a regulative active phosphor site found in the protein Cre1.<br />Lactose is an industrial important carbon source and Trichoderma reesei produces xylanases and cellulases on it. For the time being the induction mechanism is not completely understood. Therefore the effect of Xyr1 on hydrolase expression on Lactose was matter of investigation.<br />Comparing the parental strain QM9414 with a deletion mutant of xyr1 and with the Cre1-negative strain Rut-C30, it was proven that Xyr1 is absolutely necessary for the formation of cellulase and xylanase activity on lactose. Moreover, transcript formation of xyr1 on lactose is shown to be a result from a de-repression mechanism. Xyr1 has influence upon lactose metabolism as well. Thus Xyr1 acts as an activator of the transcription of xyl1. This gene encodes for Xylose reductase, an enzyme converting Galactose to Galactitol. Galactitol itself has an inducing influence upon bga1 transcription - a gene coding for a [beta]-Galactosidase which resembles the first enzyme in lactose catabolism. Thus, Xyr1 has not only a striking effect upon the formation of hydrolytic enzymes on lactose, but also acts directly and indirectly on the catabolism of lactose.