Saccharomyces cerevisiae에서 galactose 대사에 대한 glucose repression 완화에 효과적인 glucose 신호전달 유전자 탐색 = Identification of genes involved in glucose signaling effective in alleviating glucose repression on galactose metabolism in Saccharomyces cerevisiae

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Saccharomyces cerevisiae exhibits a strong glucose repression phenotype in mixedsugar environments, wherein the metabolism of non-glucose sugars is markedly inhibited; among these, galactose utilization is particularly repressed in the presence of glucose. In this study, we sought to alleviate glucose repression by overexpressing the wild-type and mutant forms of MTH1 and STD1, negative regulators that modulate the expression of hexose transporters and hexokinases. Overexpression of the wild-type genes did not result in any detectable relief of glucose repression. In contrast, strains overexpressing the MTH1(A81P) and STD1(A90P) mutant alleles partially overcame glucose repression, consuming 63.2% and 58.6% of the initial galactose concentration, respectively, by the time glucose was depleted. To further evaluate whether additional repression relief could be achieved, RGT1, PDE1, and PDE2, which functionally interact with Mth1p and Std1p, were co-overexpressed with MTH1(A81P) or STD1(A90P). However, none of these combinations produced additional alleviation of glucose repression. These findings suggest that overexpression of MTH1 and STD1 mutants alone is insufficient for complete derepression, and that a combinatorial strategy involving not only the overexpression of interacting regulators but also selective gene deletions may be required to more fully relieve glucose repression in S. cerevisiae.

국문 초록 (Abstract)

Saccharomyces cerevisiae 는 glucose 가 포함된 혼합당 환경에서 다른 당의 대사를 강하게 억제하는 glucose repression 양상이 관찰되는 미생물로, 특히 galactose 대사는 glucose 존재 시 현저히 억제된다. 본 연구에서는 이러한 glucose repression 을 완화하기 위해, hexose transporter 와 hexokinase 의 발현을 조절하는 negative regulator 인 MTH1 과 STD1 의 야생형 및 돌연변이 형태를 과발현하여 그 효과를 비교하고자 하였다. 그 결과, 야생형 유전자의 과발현에서는 glucose repression 완화 효과가 나타나지 않았다. 반면, MTH1 (A81P) 및 STD1 (A90P) 변이 유전자 과발현에서는 glucose 고갈 시점까지 각각 초기 galactose 농도의 63.2% 및 58.6%를 소비하며 glucose repression 이 부분적으로 완화되었다. 아울러, 추가적인 억제 완화를 위해 MTH1 및 STD1 과 상호작용하는 것으로 알려진 RGT1, PDE1, PDE2 유전자를 MTH1 (A81P) 및 STD1 (A90P)와 함께 동시 과발현하였으나, 어떠한 조합에서도 추가적인 완화 효과는 관찰되지 않았다. 따라서 S. cerevisiae의 glucose repression 을 보다 완전히 해제하기 위해서는 상호작용하는 유전자의 과발현뿐만 아니라 관련 유전자의 선택적 결실을 병행하는 전략도 필요할 것으로 판단된다.

목차 (Table of Contents)

• 국문초록 1
• Ⅰ. 서론 3
• Ⅱ. 재료 및 방법 6
• 1. 균주 및 플라스미드 6
• 2. 배양조건 6
• 3. 분석방법 7
• Ⅲ. 결과 및 논의 7
• 1. 야생형 MTH1 및 STD1 과발현이 glucose repression 완화에 미치는 효과 7
• 2. 돌연변이 MTH1 (A81P) 및 STD1 (A90P) 과발현이 glucose repression 완화에 미치는 효과 9
• 3. 돌연변이 MTH1 (A81P) 및 STD1 (A90P)와 RGT1, PDE1, PDE2 조합 과발현이 glucose repression 완화에 미치는 효과 11
• 4. RGT1, PDE1, PDE2 유전자 과발현이 glucose repression 완화에 미치는 효과 13
• 5. 돌연변이 negative regulator 의 과발현에 의한 glucose repression 완화 14
• Ⅳ. 참고문헌 36
• 영문초록 41