2026-04-13T13:13:44Zhttps://recercat.cat/oai/request

oai:recercat.cat:10459.1/636142024-12-05T21:45:54Zcom_2072_3622col_2072_479130

00925njm 22002777a 4500 dc Castells i Roca, Laia author 2011-04-12T17:46:20Z 2011-03-28 2010-09-06 2011-03-28 Les cèl·lules reaccionen front els estressos ambientals a través de respostes múltiples que ocorren a nivell transcripcional i posttranscripcional, per tal d'adaptar-se a les noves condicions i contrarestar els possibles danys causats per l'estrès. En aquest treball s'analitzen les respostes a estrès tèrmic i oxidatiu de Saccharomyces cerevisiae mitjançant la determinació en paral·lel dels nivells d'mRNA (RA) i de les taxes de transcripció (TR) mitjançant la tècnica de Genomic Run-On (GRO) per a cada gen individual a escala genòmica. A més, s'utilitza un algoritme matemàtic adaptat a situacions dinàmiques, com és la resposta a estrès, per a calcular les taxes de degradació teòrica dels mRNAs (TD) a partir de les dades experimentals de TR i RA. Els gens del llevat han estat classificats en diferents grups per homologies de perfils de les cinètiques de TR i RA, resultant distribuïts en 16 i 25 grups en resposta a xoc per calor i a estrès oxidatiu, respectivament. A més, es calcula la mitjana de TD per a cada grup. Aquestes dades prediuen modulacions causades per la contribució de la TD en els patrons d'expressió de la majoria dels trànscrits. Els resultats obtinguts mostren dues tendències oposades: una desestabilització general dels mRNA en la resposta a estrès oxidatiu i una estabilització global durant la resposta a l'estrès tèrmic. Malgrat això, en ambdós estressos, un 25% dels gens induïts transcripcionalment no augmenten els seus nivells d'mRNA. Aquesta manca de paral·lelisme prediu canvis importants en l'estabilitat de l'mRNA. Una resposta comuna és la repressió i la forta desestabilització predita en els mRNAs codificants per proteïnes ribosomals i enzims processadors d'rRNA. D'altra banda, la majoria dels mRNAs del proteosoma s'indueixen en els dos estressos i, tot i que aquests s'estabilitzen arran de l'estrès per calor, no ho fan en resposta a l'oxidatiu, fet que suggereix que els canvis en la TD dels mRNAs en resposta a un estrès provoquen diferents modulacions específiques sobre l'RA d'aquest grup de gens. Hem confirmat les prediccions matemàtiques per a alguns gens de diversos grups determinant experimentalment les TDs dels mRNAs emprant el promotor regulable tetO. Aquest estudi indica que les respostes a estrès en cèl·lules de llevat estan condicionades no només per la transcripció dels gens, sinó també per la dinàmica de la TD dels mRNAs. Les nostres anàlisis GRO permeten observar que, arran d'un estrès oxidatiu, els gens del sistema d'alta afinitat d'adquisició de ferro controlat pel transactivador Aft1 s'indueixen transcripcionalment. De forma paral·lela, es demostra que Aft1 s'internalitza transitòriament al nucli. En aquestes condicions, els nivells d'mRNA dels gens de la via no reductiva augmenten, mentre que els trànscrits de la via reductiva mediada pel complex Ftr1/Fet3 es mantenen baixos, a causa de la desestabilització del seu mRNA. En conseqüència, els seus nivells de proteïna també són baixos. La degradació d'aquests mRNAs ocorre per la via general 5'-3' i és independent de la proteïna d'unió a RNA Cth2. En concordança, les cèl·lules de llevat són hipersensibles als peròxids quan l'única via funcional d'assimilació de ferro és la via reductiva. Per contra, el peròxid no afecta el creixement quan l'adquisició de ferro es produeix exclusivament a través de la via no reductiva. Això reforça la idea que, en estrès oxidatiu, les cèl·lules d'S. cerevisiae redirigeixen l'assimilació de ferro a través de la via no reductiva per minimitzar el dany oxidatiu dels ions ferrosos. Las células reaccionan frente estreses ambientales a través de respuestas múltiples que ocurren a nivel transcripcional y post-transcripcional para adaptarse a las nuevas condiciones y contrarrestar los posibles daños causados por el estrés. En este trabajo se analizan las respuestas a estrés térmico y oxidativo de Saccharomyces cerevisiae mediante la determinación en paralelo de los niveles de mRNA (RA) y la tasas de transcripción (TR) usando la técnica de Genomic Run-On (GRO) para cada gen individual a escala genómica. Además, se utiliza un algoritmo matemático adaptado a situaciones dinámicas, como es la respuesta a estrés, para calcular las tasas de degradación teórica de los mRNAs (TD) a partir de los datos experimentales de TR y RA. Los genes de la levadura han sido clasificados en diferentes grupos según las homologías de los perfiles de las cinéticas de TR y RA. De este modo, los genes se distribuyen en 16 y 25 grupos en respuesta a estrés térmico y oxidativo, respectivamente. Además, se calcula la media de TD para cada grupo. Estos datos predicen modulaciones causadas por la contribución de la TD, en los patrones de expresión de la mayoría de los tránscritos. Los resultados obtenidos muestran dos tendencias opuestas: una desestabilización general del mRNA en la respuesta al estrés oxidativo y una estabilización global en la respuesta al choque térmico. Sin embargo, en ambos estreses, alrededor del 25% de los genes inducidos transcripcionalmente no aumentan sus niveles de mRNA. Estas diferencias predicen cambios importantes en la estabilidad del mRNA, así como en la respuesta transcripcional al estrés. Una respuesta común es la represión y la desestabilización predicha en los mRNAs codificantes para proteínas ribosomales y enzimas procesadoras de rRNA. Contrariamente, la mayoría de los mRNAs del proteasoma se inducen en los dos estreses y, aunque estos se estabilizan después del estrés por calor, no lo hacen en respuesta al estrés oxidativo, sugiriendo que cambios en la TD de los mRNAs en respuesta a estrés provocan modulaciones específicas sobre el RA. Hemos confirmado las predicciones matemáticas para algunos genes de diversos grupos determinando experimentalmente las TDs de los mRNAs utilizando el promotor regulable tetO. Este estudio indica que las respuestas a estrés en células de levadura están condicionadas no sólo por la transcripción de los genes, sino también por la dinámica de la TD de los mRNAs. Nuestros análisis GRO permiten observar que en respuesta a estrés oxidativo los genes del sistema de alta afinidad de adquisición de hierro controlado por el transactivador Aft1 se inducen transcripcionalmente. De forma paralela, se demuestra que Aft1 se internaliza transitoriamente en el núcleo. En estas condiciones, los niveles de mRNA de los genes de la vía no reductiva aumentan. Sin embargo, los transcritos de la vía reductiva mediada por el complejo Ftr1/Fet3 se mantienen bajos, debido a la desestabilización de su mRNA. En consecuencia, sus niveles de proteína también son bajos. La degradación de estos mRNAs ocurre por la vía general 5'-3' y es independiente de la proteína de unión a RNA Cth2. En concordancia, las células de levadura son hipersensibles a los peróxidos cuando la única vía funcional de asimilación de hierro es la vía reductiva. Por el contrario, el peróxido no afecta el crecimiento cuando la adquisición de hierro se produce exclusivamente a través de la vía no reductiva. Esto refuerza la idea que, en respuesta a estrés oxidativo, las células de S. cerevisiae redirigen la asimilación de hierro a través de la vía no reductiva para minimizar el daño oxidativo provocado por los iones ferrosos. Cells react against environmental stresses through multiple responses occurring at transcriptional and posttranscriptional levels, in order to adapt themselves to the new conditions and counteract the possible damage caused by stress. In this work the heat and the oxidative stress responses have been analyzed in Saccharomyces cerevisiae by parallel determination of mRNA levels (RA) and transcription rates (TR) using the Genomic Run-On (GRO) methodology for each individual gene at a genomic scale. Moreover, a mathematical algorithm has been adapted for dynamic situations, such as the response to stress, to calculate theoretical mRNA decay rates (TD) from the experimental TR and RA data. Yeast genes have been grouped into different clusters, according to homologies of theirs RA and TR kinetics. In that way, genes are distributed in 16 and 25 clusters upon heat and oxidative stress, respectively. Moreover, the TD average has been calculated for each cluster. These data predict modulations in the RA profiles caused by the TD contribution for most of the transcripts. Two opposite tendencies are observed in response to such stresses: a global trend on mRNA destabilization is shown upon oxidative stress response whereas a general mRNA stabilization occurs during thermal stress response. However, in both stresses, around the 25% of the transcriptionally induced genes do not increase their mRNA levels. This lack of parallelism predicts important changes in mRNA stability as well as in the transcriptional stress response. As a common response, genes for ribosomal proteins and rRNA processing enzymes are abundant among those whose mRNAs are predicted to destabilize. Most of proteasomal genes are upregulated in both stresses. However, these become stabilized among the heat shock, although not in response to oxidative stress, suggesting that changes on the mRNA decay rates in response to one specific stress provoke different responses on the mRNA amount. We have confirmed the mathematical predictions for several genes from different clusters by experimentally determining mRNA decay rates using the regulable tetO promoter. This study indicates that stress responses in yeast cells are not only conditioned by gene transcription but also by the mRNA decay dynamics. Our GRO analyses allow the observation that, upon oxidative stress, genes of the high-affinity system iron acquisition controlled by the Aft1 transactivator are highly transcribed. In parallel, we demonstrate that Aft1 is transitorily internalized into the nucleus. In these conditions, the mRNA levels of the non-reductive pathway genes become increased. However, transcripts of the Ftr1/Fet3-mediated reductive pathway remain low due to destabilization of the mRNAs. Consequently, the respective protein levels also remain low. Such mRNA destabilization is mediated by the general 5'-3'-mRNA decay pathway and is independent of the RNA-binding protein Cth2. According with that, yeast cells are hypersensitive to peroxides in growth conditions where only the high-affinity reductive pathway is functional for iron assimilation. On the contrary, peroxide does not affect growth when iron uptake occurs exclusively through the non-reductive pathway. This reinforces the idea that upon oxidative stress S. cerevisiae cells redirect iron assimilation through the non-reductive pathway to minimize oxidative damage by the ferrous ions. http://hdl.handle.net/10459.1/63614 estabilitat RNA estrès tècnic estrès oxidatiu saccharomyces cerevisiae Microbiologia 579 Modulació de l'estabilitat dels mRNAs en resposta a diversos estressos ambientals en Saccharomyces cerevisiae