27
Unique and redundant roles for HOG MAPK pathway components as revealed by whole-genome expression analysis O’Rourke and Herskowitz (2003)

השמר נאלץ להתמודד עם השינויים, באמצעות מנגנוני הגנה. מנגנון התגובה לאוסמולריות חיצונית גבוהה :

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Unique and redundant roles for HOG MAPK pathway components as revealed by whole-genome expression analysis – O’Rourke and Herskowitz (2003). השמר נאלץ להתמודד עם השינויים, באמצעות מנגנוני הגנה. מנגנון התגובה לאוסמולריות חיצונית גבוהה :. שמירת המים בתוך התא. - PowerPoint PPT Presentation

Citation preview

Page 1: השמר נאלץ להתמודד עם השינויים, באמצעות מנגנוני הגנה. מנגנון התגובה לאוסמולריות חיצונית גבוהה :

Unique and redundant roles for HOG MAPK pathway

components as revealed by whole-genome expression

analysis –

O’Rourke and Herskowitz(2003)

Page 2: השמר נאלץ להתמודד עם השינויים, באמצעות מנגנוני הגנה. מנגנון התגובה לאוסמולריות חיצונית גבוהה :

השמר נאלץ להתמודד עם השינויים, באמצעות מנגנוני הגנה.

:מנגנון התגובה לאוסמולריות חיצונית גבוהה

HOGמסלול הסיגנאלים מכונה בקיצור מסלול

)High Osmolarity Glycerol(

חישת אוסמולריות

גבוהה

פירוק חומרי תשמורת

ליצירת גליצרול בתא

שמירת המים בתוך התא

שרשרת סיגנאלים

Page 3: השמר נאלץ להתמודד עם השינויים, באמצעות מנגנוני הגנה. מנגנון התגובה לאוסמולריות חיצונית גבוהה :

יש שני HOGלמסלול ה upstreamענפים

שמשתלבים.

ו Sln1שני סנסורים שונים לאוסמולריות גבוהה: Sho1

MAP KKK’s

MAP KK

MAP Kכשמשופעל –

טרנסלוקציה לגרעין ושם מזרחן פקטורי

שעתוק.

Page 4: השמר נאלץ להתמודד עם השינויים, באמצעות מנגנוני הגנה. מנגנון התגובה לאוסמולריות חיצונית גבוהה :

מטרת המחקר של או'רורק והרשקוביץ:

יותר של תפקידי הרכיבים השונים הבנה טובה.HOGבמסלול ה

בתפקידי הרכיבים.דמיון והבדלים

* המחקר מתייחס למנגנון התגובה לאוסמולריות גבוהה בהיבט הגנטי – שעתוקי.

Page 5: השמר נאלץ להתמודד עם השינויים, באמצעות מנגנוני הגנה. מנגנון התגובה לאוסמולריות חיצונית גבוהה :

שלבי המחקר :

. למומסים שוניםתגובה א-

בתגובה לאוסמולריות HOG1תלויי גנים ב-גבוהה.

HOG במסלול תפקידי רכיבים שוניםג-בתגובה לאוסמולריות גבוהה.

.לאוסמולריות מתונההבדלים בתגובה ד-

התאים מהם ושגשוג של תרביותשרידות ה-נמדד הרנ"א.

Page 6: השמר נאלץ להתמודד עם השינויים, באמצעות מנגנוני הגנה. מנגנון התגובה לאוסמולריות חיצונית גבוהה :

.מומסיםא.

,wild typeבתאי שמר

.0.5M KCl סורביטול, 1Mשני ניסויים מקבילים:

דקות.180 נק' זמן בחשיפה של 10בכל ניסויי

בכל נק' זמן – "מדידה".

Page 7: השמר נאלץ להתמודד עם השינויים, באמצעות מנגנוני הגנה. מנגנון התגובה לאוסמולריות חיצונית גבוהה :

תוצאות שני הניסויים מאד דומות.

גנים נמצאו 2277".מבוקרי אוסמולריות"

גנים עבורם היה הבדל. ביטויים KClבתגובה ל

הוגבר, ובתגובה לסורביטול ביטויים נשאר רגיל.

Page 8: השמר נאלץ להתמודד עם השינויים, באמצעות מנגנוני הגנה. מנגנון התגובה לאוסמולריות חיצונית גבוהה :

נמצאו יותר גניםKClמבוקרי-

מאשר מבוקרי-סורביטול.

.0.5M KCl – מס' גנים שבוקרו ע"י שחור

1M – מס' גנים שבוקרו ע"י לבןסורביטול.

מהר יותר ל השמר הגיב KCl.

מספר הגנים המבוקרים:

Page 9: השמר נאלץ להתמודד עם השינויים, באמצעות מנגנוני הגנה. מנגנון התגובה לאוסמולריות חיצונית גבוהה :

גנים הוגברו או בעצמה הושתקו

גבוהה יותר KClבתגובה ל

לעומת סורביטול.

.0.5M KCl – עצמת התגובה הממוצעת ל שחור

סורביטול.1M – עצמת התגובה הממוצעת ל לבן

עצמת השינוי בביטוי :

Page 10: השמר נאלץ להתמודד עם השינויים, באמצעות מנגנוני הגנה. מנגנון התגובה לאוסמולריות חיצונית גבוהה :

בגלל התגובה המהירה, הרבה והחזקה יותר ל KCl ולערוך את להמשיך החליט הצוות

.KClהניסויים הבאים עם

Page 11: השמר נאלץ להתמודד עם השינויים, באמצעות מנגנוני הגנה. מנגנון התגובה לאוסמולריות חיצונית גבוהה :

.HOG1גנים תלויי ב.

hog1Δ לבין wild typeהשוואה בין התנהלות בתגובה לאוסמולריות גבוהה.

לכל גן המגיב לאוסמולריות גבוהה חושב

): רמת ביטוי הגן ME (יחס השפעת-המוטנט.wtבמוטנט חלקי רמת ביטוי הגן ב

או קטן מ , 3 היה גדול מ MEגנים, עבורם יחס ה .HOG1הוגדרו תלויי-

3

1

Page 12: השמר נאלץ להתמודד עם השינויים, באמצעות מנגנוני הגנה. מנגנון התגובה לאוסמולריות חיצונית גבוהה :

גנים תלויי- 579נמצאו HOG1

6ובאנליזת הצברה אובחנו תבניות ביטוי כלליות שונות.

: גנים שהוגברו "בצורה לא-אופיינית" 1צבר במוטנט.

ביניהם גנים בעלי תפקיד ידוע בתגובה לפרומון .filamentous growthההזדווגות או ב

לביטוי הבזאלי HOG1: גנים שזקוקים ל 2צבר ובחלקם גם להגברה קטנה באוסמולריות גבוהה.

-פוספטאז.3ביניהם גנים מוכרים לגליצרול-

: גנים שבמוטנט חסרו את ההגברה 3צבר בתגובה לאוסמולריות גבוהה.wtשהיתה ב

wt: גנים שהוגברו בשני הגזעים, אך ב 4צבר ההגברה היתה זמנית ובמוטנט ממושכת יותר.

, אך באופן קיצוני יותר.4: כמו בצבר 5צבר גנים רבים שמוגברים בתגובה 4כאן ובצבר

לעקות נוספות ומשויכים לקבוצת גנים כלליים ל stress (ESR).

עוברים השתקה זמנית wt: גנים שב 6צבר בתגובה לאוסמולריות גבוהה, אך במוטנט

עוברים השתקה מתמשכת.

ביניהם גנים לתת יחידות ריבוזומאליות, שממחקרים קודמים התגלה שעוברים רפרסיה

בתגובות לעקות שונות.. 6 ו 5, 4צברים

.wtשינוי זמני בביטוי ב שינוי ממושך במוטנט.

יש תפקיד בחזרה לשגרה.HOG1ל

Page 13: השמר נאלץ להתמודד עם השינויים, באמצעות מנגנוני הגנה. מנגנון התגובה לאוסמולריות חיצונית גבוהה :

wtמפני שעיקר הרגולציה לאוסמולריות גבוהה ב הדקות הראשונות, החליט 40התרחשה ב

רק במשך הצוות לערוך את הניסויים הבאים 40 ו 30, 20, 10, 0 ולמדוד בזמנים דקות40

דקות.

Page 14: השמר נאלץ להתמודד עם השינויים, באמצעות מנגנוני הגנה. מנגנון התגובה לאוסמולריות חיצונית גבוהה :

.HOGרכיבים שונים במסלול ה ג.

השוואה בין גזעים שונים: גזע הבר ומוטנטים שונים.

דמיון והבדלים בתבניות הביטוי הגנומיות בתגובה

לאוסמולריות גבוהה )0.5M KCl.(

Page 15: השמר נאלץ להתמודד עם השינויים, באמצעות מנגנוני הגנה. מנגנון התגובה לאוסמולריות חיצונית גבוהה :

תוצאה:

תבניות הביטוי של המוטנטים hog1Δ ו pbs2Δ כמעט זהות.

מסקנה:

של החלבון תפקידו היחידPbs2 הוא לשפעל את HOG1.

Page 16: השמר נאלץ להתמודד עם השינויים, באמצעות מנגנוני הגנה. מנגנון התגובה לאוסמולריות חיצונית גבוהה :

) חוסם את שני ssk1Δ+ste11Δמוטנט ה ( (ו Pbs2 לשפעול הידועיםהנתיבים

HOG1.(

בין המוטנט הכפול ובין הבדלים תוצאה:pbs2Δ ו hog1Δ.

הגברה שתלוייה ב Pbs2 וב HOG1.

סיום השתקה זמנית.

לשפעול עוד קלטים ישנם מסקנה:Pbs2 מלבד ,Ste11 ו Ssk1.

Page 17: השמר נאלץ להתמודד עם השינויים, באמצעות מנגנוני הגנה. מנגנון התגובה לאוסמולריות חיצונית גבוהה :

הוא היחיד הגורם Sho1האם הסנסור באוסמולריות גבוהה?Ste11לשפעול

נבדקו שני מוטנטים כפולים:

ssk1Δ+ste11Δ (אדום)

ssk1Δ+sho1Δו (כחול).

בגזע עם תוצאה: Sho1המוטציה ל

פחות (כחול) השפעה .חמורה

קיים מסקנה: שגורם סנסור נוסף

Ste11לשפעול בתגובה

לאוסמולריות גבוהה.

Page 18: השמר נאלץ להתמודד עם השינויים, באמצעות מנגנוני הגנה. מנגנון התגובה לאוסמולריות חיצונית גבוהה :

בתפקיד שני הענפים כפילותהאם יש upstream בתגובה לאוסמולריות ,

גבוהה?

ו ste11Δ, ssk1Δהושוו גזעים מוטנטים: sho1Δ.

.wtלביטוי ב דומה הביטוי היה: תוצאות

מסקנה:

יש , גבוההבתגובה לאוסמולריות בתפקיד של שני הענפים.כפילות

Page 19: השמר נאלץ להתמודד עם השינויים, באמצעות מנגנוני הגנה. מנגנון התגובה לאוסמולריות חיצונית גבוהה :

ריכוזים נמוכים ד. האם יש כפילות גם עבור ?יותר

כדי לבדוק זאת הושוו גזע הבר וגזעים מוטנטים : ריכוזים נמוכים יותרבתגובה ל

0.0625M KCl 0.125 וM KCl.

Page 20: השמר נאלץ להתמודד עם השינויים, באמצעות מנגנוני הגנה. מנגנון התגובה לאוסמולריות חיצונית גבוהה :

ענף אחד פעיל, KCl בריכוזים מתונים של מסקנה:בעוד שהענף השני לא פעיל.

.בריכוזים מתונים פונקציונלית אין כפילותז"א ריכוז גבוה.

כפילות. אפשר להסתדר ללא כל אחד

מהענפים.

ריכוזים נמוכים.

אפשר להסתדר ללא Ste11 ללא לא, אבל Ssk1.

Page 21: השמר נאלץ להתמודד עם השינויים, באמצעות מנגנוני הגנה. מנגנון התגובה לאוסמולריות חיצונית גבוהה :

.תרבית התאיםה.

פרופילי הביטוי הגנומי הנ"ל מציגים את

.רמת השעתוק בתא

כיצד מגיבים התאים בכלל (מעבר לרמת הרנ"א) ?

הגזעים הנבדקים.שגשוג תרביותבדקו את

Page 22: השמר נאלץ להתמודד עם השינויים, באמצעות מנגנוני הגנה. מנגנון התגובה לאוסמולריות חיצונית גבוהה :

נמצא שב 0.5M KCl ,

תרבית המוטנט הכפול ל

Ste11 ול Ssk1 לא

כן שרדה, אך שרדה ב

0.123M KCl.

Page 23: השמר נאלץ להתמודד עם השינויים, באמצעות מנגנוני הגנה. מנגנון התגובה לאוסמולריות חיצונית גבוהה :

סיכום הממצאים, מסקנות והשערות:

תגובה מהירה וזמנית.•

דקות.40זמן חשיפה מספיק - •

תפקיד בבקרת עוצמת הגנים, HOG1ל •ובחזרה לשגרה.

- כפילות upstreamשני הענפים •באוסמולריות גבוהה, אבל באוסמולריות

מתונה רק אחד מהם עובד.

Page 24: השמר נאלץ להתמודד עם השינויים, באמצעות מנגנוני הגנה. מנגנון התגובה לאוסמולריות חיצונית גבוהה :

המערכת האמיתית מורכבת יותר ממה שהיה ידוע •קודם.

?

?

Page 25: השמר נאלץ להתמודד עם השינויים, באמצעות מנגנוני הגנה. מנגנון התגובה לאוסמולריות חיצונית גבוהה :

בין תוצאות פרופילי הביטוי הגנומיות לבין פער •.in vivoתוצאות התרבית

ליקויים יש Ssk1למוטנטים החסרים את חמורים בהגברת גנים בריכוזים הנמוכים יותר,

ובכל זאת התרביות של שני המוטנטים הללו .0.125M KCl ב שרדו

לסיכום השיטה ושני המאמרים

Page 26: השמר נאלץ להתמודד עם השינויים, באמצעות מנגנוני הגנה. מנגנון התגובה לאוסמולריות חיצונית גבוהה :

:בעיות בשיטה

. רק ברמת הרנ"אבדיקת ביטוי גנים •

במאמר של או'רורק והרשקוביץ אכן נראתה סתירה בין ממצאי שעתוק הגנים לבין התפתחות התאים בתרבית.

.הפשטה של תבניות ביטוי הוא ייצוג הגנים ע"י וקטור•

בשני המחקרים התחשבו בכך והשתדלו שהוקטור לכל גן :מדגם מייצג/מאפייןיהווה

- הצוות של גאש בחן מגוון רחב של תנאים ונתן משקלים מושכלים לכל המדידות.

- הצוות של או'רורק והרשקוביץ בדק את מסגרת הזמן ונק' הזמן המייצגות, שיהוו תיאור טוב עבור תגובת התא.

Page 27: השמר נאלץ להתמודד עם השינויים, באמצעות מנגנוני הגנה. מנגנון התגובה לאוסמולריות חיצונית גבוהה :

מקורות:

• Eisen MB et al. (1998) Cluster analysis and display of genome-wide expression patterns. Proc Natl Acad Sci U S A. 95(25):14863-14868.

• O'Rourke SM, Herskowitz I. (2004) Unique and redundant roles for HOG MAPK pathway components as revealed by whole-genome expression analysis. Mol Biol Cell. 15(2):532-42.

• Gasch AP et al. (2000) Genomic expression programs in the response of yeast cells to environmental changes. Mol Biol Cell. 11(12):4241-4257.