Funktionelle Analyse von Proteinen der Gpr1/Fun34/yaaH ...

Einleitung
entgegengesetzt werden. Verzögerte Effekte auf die Zellmembran sind: I) Änderungen in der
Proteinzusammensetzung (Reduzierung der Konzentration der H + -ATPase, Auftreten von
Hsp30p: heat shock protein) (Panaretou and Piper, 1992), II) Veränderung der Sättigung von
Lipiden in der Membran (dient wahrscheinlich zur Reduktion der Membranpermeabilität, u. a.
könnte dadurch die Aufnahme von Protonen reduziert werden) (Watson, 1984), III) die Dehnung
der Membran während des Wachstums bei hohen Temperaturen öffnet Ca 2+ -Kanäle
(somit werden Ca 2+ -abhängige Enzyme aktiviert) (Piper, 1997). Weiterhin kommt es durch
verschiedene Stressfaktoren, wie Hitzeschock, Ethanol, schwache organische Säuren oder
Glucoselimitierung zur Induktion des Plasmamembranproteins Hsp30p (Piper et al., 1994;
Panaretou and Piper, 1992; Piper et al., 1997). Während längerem Hitzestress verringert
sich die Menge des H + -ATPase-Proteins (Panaretou and Piper, 1992) und dessen Aktivität
wird durch Hsp30p herabgesetzt (Piper et al., 1997). In gestressten Zellen verbraucht die H + -
ATPase sehr viel ATP, Hsp30p wirkt somit einem unnötigen Energieverbrauch entgegen
(Piper et al., 1997). Stress durch Hitze hat ebenfalls Auswirkungen auf den Zellzyklus, die
Zellen akkumulieren ohne Knospen in der G1-Phase (Johnston and Singer, 1980). Zellen,
die Hitzestress ausgesetzt sind, verändern ebenso ihr Expressionsmuster. Promotoren von
S. cerevisiae, deren Genexpression durch Hitzestress induziert wird, können zwei verschiedene
Promotorelemente enthalten (Piper, 1997). Es handelt sich hierbei um HSEs (heat
shock element) und STREs (stress responsive element). An HSEs bindet der Hitzeschutzfaktor
Hsf1p. Dieser transkriptionelle trans-Aktivator steuert die Induktion von Genen aufgrund
von Hitzeschock (Sorger and Pelham, 1988; Wiederrecht et al., 1988). Im Gegensatz
zu HSEs werden Promotoren, die STREs enthalten, nicht nur durch Hitzeschock, sondern
auch durch andere Stressbedingungen, wie z. B. Osmostress, oxidativen Stress, N-Mangel,
schwache organische Säuren, hohen pH-Wert außerhalb der Zelle oder Ethanol aktiviert
(Belazzi et al., 1991; Marchler et al., 1993; Schüller et al., 1994; Mager and De Kruijff, 1995;
Ruis and Schüller, 1995). An die Konsensussequenz CCCCT (in beiden Orientierungen)
(Kobayashi and McEntee, 1993) von STREs binden die Transkriptionsaktivatoren Msn2p und
Msn4p (Martinez-Pastor et al., 1996). Hitzeschockgene können unter der Kontrolle von HSE,
STRE oder beider Elemente stehen (Piper, 1997).
1.1.3 Stress durch schwache Säuren und Ethanol
Wachsen Mikroorganismen in Gegenwart schwacher organischer Säuren, passieren diese
Säuren in undissoziierter Form durch passive Diffusion die Zellmembran (Sikkema et al.,
1995; van der Rest et al., 1995; Casal et al., 1996; Geros et al., 2000). Da im Cytoplasma ein
höherer pH-Wert vorherrscht, dissoziieren die Säuren in der Zelle. Bei diesem Vorgang werden
Protonen freigesetzt, so dass der intrazelluläre pH-Wert sinkt und so verschiedene
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