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

Einleitung
ATP vermieden (Braley and Piper, 1997; Piper et al., 1997). Die Zelle muss aber auch die
passive Diffusion der protonierten Säure reduzieren. Welcher Mechanismen sie sich dazu
bedient, ist bisher weitgehend unbekannt. Zum einen könnte ähnlich wie in Bakterien die
Veränderung der Zellmembranzusammensetzung die Diffusion verringern. Andererseits ist
bekannt, dass Zellwand-Mannoporine die Porosität der Zellwand vermindern (De Nobel and
Barnett, 1991), dies könnte ebenfalls zu einer Abnahme der Diffusion führen.
Ein weiteres für die Anpassung an Säuren wichtiges Gen ist PDR12 (pleiotropic drug resistance),
dessen Genprodukt in der Plasmamembran lokalisiert ist. Das Pdr12-Protein ist
ein Mitglied der ABC-Transporter-Proteinfamilie (ATP-binding cassette) und wird u. a. durch
Sorbinsäure induziert. Die pdr12-Deletionsmutante weist eine erhöhte Sensitivität gegenüber
Sorbin-, Benzoe-, Propion- und Essigsäure auf (Piper et al., 1998; Holyoak et al., 1999). Unter
Verbrauch von ATP ist Pdr12p in der Lage intrazellulär akkumulierte Säureanionen mit
einer Kettenlänge von C1 bis C7 aus der Zelle zu transportieren (Holyoak et al., 1999). Es
stellte sich jedoch später heraus, dass Acetat, Alkohole (Ethanol, Propanol, Butanol), hohe
Osmolarität (1 M NaCl) und Oxidationsmittel (Menadion, H2O2) keine detektierbare Aktivität
von PDR12 induzieren. Der Regulator von PDR12 ist War1p (weak acid response). Dieser
Transkriptionsaktivator bindet in seiner phosphorylierten Form an zwei WARE-Elemente
(weak acid response element) im 5´-upstream Bereich von PDR12 und induziert so dessen
Expression. War1p wird durch Sorbin-, Benzoe- und Propionsäure, jedoch nicht durch Essigsäure
aktiviert. Die Induktion von PDR12 beruht allerdings nicht auf dem niedrigen pH-Wert,
da Acetat nicht aktivierend wirkt, obwohl es den pH-Wert in der Zelle erniedrigt. Im Gegensatz
dazu stellt Sorbinsäure einen Aktivator dar, obwohl es den intrazellulären pH-Wert nicht
beeinflusst (Kren et al., 2003). Die negative Regulation von Pdr12p erfolgt posttranslational
durch Cmk1p (Ca 2+ -calmodulin-dependent protein kinase1). Zellen, in denen CMK1 deletiert
ist, sind konstitutiv resistent gegenüber Sorbin- und Benzoesäure (Holyoak et al., 2000).
Schüller et al. (2004) führten phänotypische Analysen (Wachstum auf YPD mit Sorbinsäure)
und Microarrays nach Behandlung der Zellen mit Sorbinsäure durch. In S. cerevisiae können
durch schwache Säuren induzierbare Gene durch drei verschiedene Signaltransduktionswege
aktiviert werden. Diese Gene werden unterteilt in: I) Msn2p/4p abhängige Gene, II) War1p
abhängige Gene, III) Msn2p/4p und War1p unabhängige Gene (z. B. HSP30). Dabei können
einzelne Gene auch von Msn2p/4p und War1p koreguliert werden. PDR12 ist das einzige
Gen, das durch Sorbat induzierbar ist und für die Anpassung an Stressbedingungen benötigt
wird (Schüller et al., 2004).
Das Azr1-Protein (acetic acid and azole resistance) wird in S. cerevisiae durch den ORF
YGR224 codiert. Es ist ein Plasmamembrantransporter der „Major Facilitator Superfamily“
(MFS) und an der multiplen Wirkstoffresistenz (MDR = multiple drug resistance) gegenüber
Azolen beteiligt. Azr1p wird für die Anpassung der Hefe an kurzkettige organische Säuren,
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