بررسی پروموتر ژن los1 در آسکومیست‌ها

محورهای موضوعی : پاتوبیولوژی مقایسه ای

علی رضا عزیزی ¹ (گروه پاتوبیولوژی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران)
وحید خلج ² (رئیس دپارتمان بیوتکنولوژی پزشکی و مسئول آزمایشگاه بیوتکنولوژی قارچها. انستیتو پاستور ایران)
منصور بیات ³ (گروه پاتوبیولوژی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران)

تاریخ دریافت : 1400/12/04 تاریخ پذیرش : 1400/12/04 تاریخ انتشار : 1400/06/01

کلید واژه: آسکومیست, ژن los1, انتقال tRNA, پروموتر, شبکه تنظیمی,

چکیده مقاله :

آسکومیکوتا شامل بزرگترین و متنوع ترین گروه قارچی است و از نظر اقتصادی نقش بسیار مهمی در بیشتر اکوسیستم‌ ها برعهده دارند. جنبه‌های مختلف فعالیت زیستی آسکومیست‌ها، آنها را به موضوعی جذاب برای مطالعات زیستی تبدیل کرده است که از آن جمله می‌توان به یافتن راهکارهایی برای تغییر طول عمر این قارچ‌ها اشاره نمود. ژن los1 با دخالت مستقیم در حمل و نقل tRNA بین هسته و سیتوپلاسم، نقشی کلیدی در تنظیم سرعت رشد قارچ، طول عمر آن و همچنین مقاومت دارویی برعهده دارد. در این پژوهش، ناحیه بالادستی ژن los1 در بین ۱۰ گونه از آسکومیست‌ها بررسی شد. نتایج حاصل پیشنهاد می‌کنند که ناحیه بالادستی ژن los1 در بین آسکومیست‌ها، حاوی جایگاه‌های اتصالی برای فاکتورهای رونویسی SFP1 و FKH1 است. احتمال ضعیفی نیز برای وجود محل اتصال فاکتور رونویسی YAP6 در ناحیه بالادستی این ژن وجود دارد. همچنین حذف این ژن، احتمالا موجب افزایش طول عمر قارچ و افزایش مقاومت آن به برخی از آنتی‌بیوتیک‌ها می‌شود. در حالی که مقاومت آن به گروه دیگر، کاهش می‌یابد. از نتایج این پژوهش، می‌توان در انتخاب هدفمند و هوشمندانه‌تر آنتی‌بیوتیک‌های قارچی استفاده نمود و همچنین، از اطلاعات مربوط به نقش ژن los1 در رشد و طول عمر آسکومیست‌ها، و نیز مقاومت و حساسیت دارویی آن‌ها، در طراحی و ساخت سویه‌های صنعتی بهره گرفت.

چکیده انگلیسی:

Ascomycota contains the most numerous groups of fungi and playing important roles in most of ecosystems. Diverse aspects of their activities, ascomycetes are known as fascinating subjects of biological studies, including exploration of new strategies for alteration of fungal lifespan. The gene los1, directly involving in nucleus-cytoplasm tRNA trafficking, plays a critical role in fungal growth rate, as well as its drug resistance. Here, we investigated an upstream region of the gene los1; among 10 species belong to Ascomycota. Furthermore, its homologue was knocked out from Aspergillus fumigatus, and its subsequent influences on any changes in expression of some related genes and drug resistance were evaluated. Our results suggest that in Ascomycota, the upstream region of los1 contains recognition sites for transcription factors SFP1 and FKH1. There is also a low probability that the transcription factor YAP6 binds to the upstream region of this gene. Besides, its deletion may lead to increase of fungal lifespan, as well as its resistance to bleomycin, while it presents more sensitivity to cycloheximide. The results of this study can be used in more targeted and intelligent selection of fungal antibiotics. In addition, information about the role of los1 gene in the growth and lifespan of ascomycetes, as well as their drug resistance and sensitivity, can be used in the design and manufacture of industrial strains.

منابع و مأخذ:

1. Gómez-Brandón M, Probst M, Siles JA, Peintner U, Bardelli T, Egli M, et al. Fungal communities and their association with nitrogen-fixing bacteria affect early decomposition of Norway spruce deadwood. Scientific reports. 2020;10(1):1-11.


2. Kramer EB, Hopper AK. Retrograde transfer RNA nuclear import provides a new level of tRNA quality control in Saccharomyces cerevisiae. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2013;110(52):21042-7.

3. Chatterjee K, Majumder S, Wan Y, Shah V, Wu J, Huang H-Y, et al. Sharing the load: Mex67–Mtr2 cofunctions with Los1 in primary tRNA nuclear export. Genes & development. 2017;31(21):2186-98.


4. Shaheen HH, Hopper AK. Retrograde movement of tRNAs from the cytoplasm to the nucleus in Saccharomyces cerevisiae. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2005;102(32):11290-5.


5. Murthi A, Shaheen HH, Huang H-Y, Preston MA, Lai T-P, Phizicky EM, et al. Regulation of tRNA bidirectional nuclear-cytoplasmic trafficking in Saccharomyces cerevisiae. Molecular biology of the cell. 2010;21(4):639-49.


6. Markina-Iñarrairaegui A, Etxebeste O, Herrero-García E, Araújo-Bazán L, Fernández-Martínez J, Flores JA, et al. Nuclear transporters in a multinucleated organism: functional and localization analyses in Aspergillus nidulans. Molecular biology of the cell. 2011;22(20):3874-86.


7. McCormick MA, Delaney JR, Tsuchiya M, Tsuchiyama S, Shemorry A, Sim S, et al. A comprehensive analysis of replicative lifespan in 4,698 single-gene deletion strains uncovers conserved mechanisms of aging. Cell metabolism. 2015;22(5):895-906.


8. Kapitzky L, Beltrao P, Berens TJ, Gassner N, Zhou C, Wüster A, et al. Cross‐species chemogenomic profiling reveals evolutionarily conserved drug mode of action. Molecular systems biology. 2010;6(1):451.


9. Taylor TN, Krings M, Taylor EL. Fossil fungi: Academic Press; 2014.


10. Mittal N, Guimaraes JC, Gross T, Schmidt A, Vina-Vilaseca A, Nedialkova DD, et al. The Gcn4 transcription factor reduces protein synthesis capacity and extends yeast lifespan. Nature communications. 2017;8(1):1-12.


11. Whitney ML, Hurto RL, Shaheen HH, Hopper AK. Rapid and reversible nuclear accumulation of cytoplasmic tRNA in response to nutrient availability. Molecular biology of the cell. 2007;18(7):2678-86.


12. Marion RM, Regev A, Segal E, Barash Y, Koller D, Friedman N, et al. Sfp1 is a stress- and nutrient-sensitive regulator of ribosomal protein gene expression. Proc Natl Acad Sci U S A. 2004;101(40):14315-22.


13. Huang C, Chen Z, Yang C, Chen L, Lai C, Zhang Y, et al. Combinational inhibition of EGFR and YAP reverses 5-Fu resistance in colorectal cancer. Journal of Cancer. 2020;11(18):5432.


14. Azizi A, SharifiRad A, Enayati S, Azizi M, Bayat M, Khalaj V. Absence of AfuXpot, the yeast Los1 homologue, limits Aspergillus fumigatus growth under amino acid deprived condition. World Journal of Microbiology and Biotechnology. 2020;36(2):1-11.


15. Postnikoff SD, Malo ME, Wong B, Harkness TA. The yeast forkhead transcription factors fkh1 and fkh2 regulate lifespan and stress response together with the anaphase-promoting complex. PLoS Genet. 2012;8(3):e1002583.


16. Moore CW, McKoy J, Del Valle R, Armstrong D, Bernard EM, Katz N, et al. Fungal cell wall septation and cytokinesis are inhibited by bleomycins. Antimicrobial agents and chemotherapy. 2003;47(10):3281-9.


17. Duffy S, Fam HK, Wang YK, Styles EB, Kim J-H, Ang JS, et al. Overexpression screens identify conserved dosage chromosome instability genes in yeast and human cancer. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2016;113(36):9967-76.