The role of MAPK signalling pathways in acetic acid-induced cell death of Saccharomyces cerevisiae

• Author(s): Azevedo, Flávio Humberto Torres Dias Feio
• Date: 2011
• Persistent ID: http://hdl.handle.net/1822/18981
• Origin: RepositóriUM - Universidade do Minho
• Subject(s): 577.2
• Document Type: Master thesis
• Language: English
• Advisor(s): Chaves, S. R.; Johansson, Björn
• Contributor(s): Universidade do Minho

Description

Dissertação de mestrado em Genética Molecular

Mitogenic Activated Protein Kinase (MAPK) cascades are important signalling pathways that allow yeast cells to swiftly adapt to changing environmental conditions. Previous studies suggested that the High Osmolarity Glycerol (HOG) MAPK pathway and ceramide production are involved in acetic-acid induced apoptosis in yeast. Evidence that changes in the levels of endogenous ceramides can affect yeast cell fate has also been put forth. However, knowledge on the molecular basis of acetic acid induced cell death and ceramide-induced cell changes, as well as the signalling pathways involved in these processes, is still lacking. In this work, we tried to elucidate the role of MAPK signalling pathways in the cell response to ceramide and in acetic acid-induced cell death. Cells treated with the soluble ceramide analog N-acetyl-D-sphingosine (C2-ceramide) maintained plasma membrane integrity and did not produce reactive oxygen species detectable by DHE staining. A subpopulation of cells died when exposed to C2-ceramide but the surviving part eventually grew, so no reduction in plate counts was observed. Preliminary results indicated that deletion mutants in MAPK components showed smaller sensitive subpopulations than the reference strain and were therefore deemed to be more resistant to C2-ceramide, namely wsc3 . The MAPK mutants wsc2 , wsc3 , ste20 , slt2 and mkk1 /mkk2 were significantly more resistant to acetic acid than the reference strain. These mutants also displayed a lower percentage of cells with increased accumulation of ROS and a higher percentage of cells with preserved plasma membrane integrity than the wild type strain. The WSC2 and WSC3 genes encode sensors in the cell wall integrity MAPK pathway, suggesting a role for this signalling pathway in both ceramide and acetic acid induced cell death. The link between acetic acid-induced cell death and cell wall integrity is not known, but lipid peroxidation by acetic acid may be a plausible candidate.

As cascatas “Mitogenic Activated Protein Kinase” (MAPK) são vias de sinalização importantes que permitem que as células de levedura se adaptem rapidamente às mudanças das condições ambientais. Estudos anteriores sugeriram que a via “High Osmolarity Glycerol” (HOG) MAPK e a produção de ceramida estão envolvidas na morte celular apoptótica de leveduras induzida por ácido acético. Há também evidências que alterações nos níveis de ceramidas endógenas podem afectar o destino de células de levedura. No entanto, ainda não há um conhecimento exacto sobre a base molecular da morte celular induzida por ácido acético, sobre as mudanças induzidas ao nível celular pela ceramida, bem como as vias de sinalização envolvidas nestes processos. Neste trabalho, procurou-se elucidar o papel das vias de sinalização MAPK na resposta celular à ceramida e na morte celular induzida por ácido acético. Células tratadas com o análogo solúvel da ceramida N-acetil-D-esfingosina (C2-ceramida) mantiveram a integridade da membrana plasmática e não produziram espécies reactivas de oxigénio detectadas através da incubação com DHE. Numa cultura exposta a C2-ceramida, uma subpopulação das células morreu, enquanto outra parte da cultura cresceu, não se observando assim na placa uma redução de Cfus em relação ao tempo zero. Alguns mutantes deletados em componentes das vias MAPK mostraram subpopulações menos sensíveis do que a estirpe selvagem e assim consideraram-se como sendo estirpes mais resistentes à C2-ceramida, nomeadamente o mutante wsc3 . Os mutantes wsc2 , wsc3 , ste20 , slt2 e mkk1 /mkk2 foram significativamente mais resistentes ao ácido acético do que a estirpe selvagem. Esses mutantes mostraram também uma menor percentagem de células exibindo uma acumulação de ROS e uma maior percentual de células com integridade da membrana plasmática preservada do que a estirpe selvagem. Os genes WSC2 e WSC3 codificam sensores membranares na via MAPK da integridade da parede, sugerindo um papel para esta via de sinalização tanto na morte celular induzida por ácido acético como nas alterações induzidas por ceramida. Não é conhecida a ligação entre morte celular induzida por ácido acético, mas a peroxidação lipídica pode ser uma hipótese provável.

Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) - PTDC/BIA-BCM/69448/2006