German Title: Charakterisierung des Sup11 Proteins aus Schizosachharomyces pombe, welches an der Biosynthese von beta-1,6-glucan beteiligt ist

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Abstract

Proteins that are extensively O-mannosylated constitute crucial components of the fungal cell wall. They are linked to cell wall polysaccharides forming a distinct mannan layer. Various mannoproteins are covalently attached to the cell wall beta-1,6-glucan via remnants of their glycosylphosphatidylinositol (GPI) -anchor. A multicopy-suppressor screen of a conditionally lethal Schizosaccharomyces pombe protein O-mannosyl transferase mutant (nmt81-oma2) identified sup11+. Sup11p shows significant homology to Saccharomyces cerevisiae Kre9 which is involved in beta-1,6-glucan synthesis although its exact function remains uncertain. This study gives evidence that sup11+ is an essential gene that is required for beta-1,6-glucan formation. In a mutant with reduced sup11+ expression, beta-1,6-glucan was absent from the cell wall. Further, it is demonstrated that Sup11p is indispensable for proper septum assembly. A conditionally lethal nmt81-sup11 knock-down mutant shows severe morphological defects and malformation of the septum with massive accumulation of cell wall material at the centre of the closing septum. These depositions consist partially of beta-1,3-glucan which ought to be restricted to the primary septum. Analysis of the nmt81-sup11 mutant cell wall brought evidence that Gas2p, a member of the beta-1,3-glucanosyl-transferases GH72 family, plays a crucial role in accumulating the observed septum material depositions. Moreover, a transcriptome analysis performed on the nmt81-sup11 mutant identified significant regulation of several cell wall glucan modifying enzymes. Moreover, it is shown that Sup11p:HA is hypo-mannosylated when expressed in an O-mannosylation mutant background. The hypo-mannosylated Sup11p can be N-glycosylated on an unusual N-X-A sequon in the oma4D background. This unusual sequon is located inside a S/T-rich region which is prone to be highly O-mannosylated in wild type yeast, masking the N-X-A sequon for N-glycosylation. Competition between N- and O-glycosylation has been shown in S. cerevisiae, but this study presents the first example for S. pombe demonstrating that such competition is a general mechanism.

Translation of abstract (German)

Extensiv O-mannosylierte Proteine stellen einen wesentlichen Bestandteil der pilzlichen Zellwand dar. Mit Zellwand-Polysacchariden verknüpft formen sie eine ausgeprägte Mannanschicht. Verschiedenste Mannoproteine sind über einen Glykosylphosphatidylinositol (GPI) Ankerrest kovalent mit dem beta-1,6-Glukan der Zellwand verbunden. In einem Multicopy-Suppressor Screening, welches mit einer konditional letalen O-Mannosyltransferase Mutante (nmt81-oma2) aus Schizosaccharomyces pombe durchgeführt wurde, wurde sup11+ identifiziert. Sup11p weist eine erhebliche Homologie zu Saccharomyces cerevisiae Kre9 auf, welches an der beta-1,6-Glukan Synthese beteiligt ist. Die genaue Funktion von Kre9 ist allerdings noch ungeklärt. Es konnte hier gezeigt werden, dass sup11+ ein essentielles Gen ist, welches für die beta-1,6-Glukan Bildung notwendig ist. Bei einer Mutante mit reduzierter sup11+ Expression konnte kein beta-1,6-Glukan in der Zellwand detektiert werden. Des Weiteren ist Sup11p unentbehrlich für die korrekte Zellwandausbildung. Eine konditional letale nmt81-sup11 Mutante zeigt schwerwiegende morphologische Defekte sowie ein missgestaltetes Septum. In dessen Zentrum finden sich massive Anreicherungen an Zellwandmaterial. Die Einlagerungen bestehen zum Teil aus beta-1,3-Glukan, welches normalerweise ausschließlich im primären Septum vorkommt. Die Zellwandanalyse der nmt81-sup11 Mutante zeigt, dass Gas2p eine bedeutende Rolle bei der Ausbildung des Septum-Phänotyps einnimmt. Gas2p gehört der beta-1,3-Glukanosyltransferase GH72 Familie an und ist an der Umstrukturierung von Septum-Material beteiligt. Darüber hinaus zeigt eine nmt81-sup11 Transkriptomanalyse, dass auffällig viele Zellwand-Glukan modifizierenden Enzyme reguliert werden. Des Weiteren ist Sup11p:HA stark unterglykosyliert, wenn es in einem oma4D Stammhintergrund expremiert wird. Unter diesen Umständen kann es vom N-Glykosylierungs Komplex an einem ungewöhnlichem N-X-A Sequon modifiziert werden. Dieses Sequon befindet sich in einer S/T-reichen Region und ist daher im Wildtyp durch O-Mannosylierung maskiert. In S. cerevisiae konnte bereits gezeigt werden, dass N- und O-Glykosylierung in Konkurrenz zueinander stehen. Diese Arbeit legt nun einen generellen Mechanismus nahe, da zum ersten Mal ein Beispiel dieser Konkurrenz in S. pombe gezeigt werden konnte.