Deeper insights into the regulation of the xylanase regulator 1 (Xyr1) in Trichoderma reesei / Marion Eleonore Pucher

• VerfasserIn: Pucher, Marion Eleonore
• Place / Publishing House: 2010
• Year of Publication: 2010
• Language: English
• Classification: 35.73 - Biochemische Reaktionen; 42.13 - Molekularbiologie
• Physical Description: [39] Bl.; Ill., graph. Darst.

ger: Der Ascomycet Trichoderma reesei (teleomorph Hypocrea jecorina) produziert eine Vielfalt an hydrolytischen Enzymen, die Biopolymere, wie Cellulose oder Hemicellulose, abbauen können. Im Jahr 2006 wurde der Xylanase Regulator 1 (Xyr1), der wichtigste Transkriptionsfaktor für die Regulation von Genen, die für hydrolytische Enzyme kodieren, gefunden.<br />Obwohl Xyr1 ein derart wichtiger Transkriptionsfaktor ist, wurde seine Regulation und Induzierbarkeit bis jetzt kaum untersucht. Die Analysen zeigten, dass die Transkription von xyr1 durch keine spezifische Substanz induziert werden kann, jedoch durch den Kohlenstoff Katabolit Repressor 1 (Cre1) und den Aktivator von Cellulasen 1 (Ace1) reprimiert wird. Der Stamm nx7, der ein de-reguliertes Xyr1 Protein trägt, zeigte bei der Kultivierung in Medium mit Xylan höhere Endo-b-1,4-xylanase und b-Xylosidase Aktivität als der Elternstamm. Die beiden Stämme wurden in einem Bioreaktor kultiviert, wobei Xylan als Kohlenstoffquelle verwendet wurde. Der Überstand der Fermentation wurde für die enzymatische Umsetzung von Hemicellulosen oder Cellulose verwendet. Der Stamm nx7 wies eine veränderte Zusammensetzung der produzierten Enzyme auf, die Biopolymere effektiver abbauen konnten.<br />Bei der Untersuchung des Einflusses von verschiedenen D-Xylose Konzentrationen auf die Transkription von Genen, die für xylanolytische Enzyme kodieren, wurde die höchste Induktion nach 3-stündiger Kultivierung in Medium mit 0,5 mM D-Xylose beobachtet. Die Transkription der Gene die für Xylanasen kodieren wird auch durch den Kohlenstoff Katabolit Repressor 1 indirekt beeinflusst, da Xyr1 bei Kultivierung in Medium mit hohen D-Xylose Konzentrationen weniger stark exprimiert wird.<br />Darauffolgende Versuche zeigten, dass nicht D-Xylose, sondern ein Metabolit des D-Xylose Stoffwechselweges die induzierende Substanz ist.

eng: The ascomycete Trichoderma reesei (teleomorphic Hypocrea jecorina) produces a huge variety of hydrolytic enzymes, which are able to degrade biopolymers, such as cellulose or hemicelluloses. In 2006, the main transcription activator of hydrolytic enzymes-encoding genes, Xylanase regulator 1 (Xyr1), was discovered. Although Xyr1 is such an important transcription factor, hardly anything was known about its regulation and inducibility. The investigations show that the transcription of xyr1 cannot be induced by a specific inducer, but it is repressed by the Carbon catabolite repressor 1 (Cre1) and by the Activator of cellulases 1 (Ace1). The strain nx7, which bears a de-regulated Xyr1, showed higher endo-b-1,4-xylanases and b-xylosidases activity compared to the parental strain during the cultivation in medium containing xylan compared to the parental strain. Both strains were cultivated in a bioreactor using xylan as carbon source. The supernatant of the fermentation was used for enzymatic conversion of hemicelluloses or cellulose. The strain nx7 showed an altered composition of the produced enzymes, which were able to degrade biopolymers more efficiently than the parental strain.<br />Further investigations were carried out in order to analyze the influence of different D-xylose concentrations on the transcription of xylanolytic enzymes-encoding genes. These analyses displayed that the highest induction could be observed after 3 hours using 0.5 mM D-xylose.<br />The transcription of xylanolytic enzymes-encoding genes is indirectly affected by Cre1, since the transcription of xyr1 is reduced during the cultivation in medium containing high D-xylose concentrations.<br />Additional experiments show that not D-Xylose but a metabolite of the D-xylose pathway is the actual inducer.<br />