GATA型転写因子Are1が細胞外プロテアーゼとセルラーゼの発現を調節していることを明らかにした

The GATA-Type Transcriptional Factor Are1 Modulates the Expression of Extracellular Proteases and Cellulases in .

• Yuanchao Qian
• Yu Sun
• Lixia Zhong
• Ningning Sun
• Yifan Sheng
• Yinbo Qu
• Yaohua Zhong

抄録

は、大量の酵素を分泌する糸状菌であり、その生産は炭素源と窒素源の両方の影響を強く受けている。炭素代謝調節因子の研究は盛んに行われているが、窒素代謝調節因子による酵素産生の調節については、まだ十分に理解されていない。本研究では、グローバル窒素代謝調節因子AREAのオルソログであるGATA転写因子Are1を同定し、その機能を明らかにした。この遺伝子を欠失させるとプロテアーゼを分泌する能力が低下し、相補化するとプロテアーゼを産生する能力が回復した。定量的RT-PCR解析の結果、ペプトンを窒素源とする培地で生育させたΔ株では、プロテアーゼ遺伝子の転写産物が有意に減少することが明らかになった。また、欠失させた場合、(NH)SOの存在下ではセルラーゼ産生が減少した。セルラーゼ産生量の減少と一致して，Δでは主要なセルラーゼ遺伝子の転写レベルが劇的に低下した。配列解析は、試験したプロテアーゼおよびセルラーゼ遺伝子のすべてのプロモーター領域がコンセンサスGATA要素を含むことを示した。しかし、主要なセルラーゼ転写活性化因子であるXyr1とリプレッサーであるCre1の発現レベルは、Δと親株QM9414との間に有意な差はなく、その制御機構についてはさらなる研究が必要であることが示された。これらの結果を総合すると、これらのプロセスは窒素源の種類に依存するが、Are1がプロテアーゼおよびセルラーゼ産生の制御において重要な役割を果たしていることが明らかになった。本研究で得られた知見は、糸状菌における炭素源と窒素源の制御ネットワークの理解に貢献するものである。

is a biotechnologically important filamentous fungus with the remarkable ability to secrete large amounts of enzymes, whose production is strongly affected by both the carbon and nitrogen sources. While the carbon metabolism regulators are extensively studied, the regulation of enzyme production by the nitrogen metabolism regulators is still poorly understood. In this study, the GATA transcription factor Are1, which is an orthologue of the global nitrogen regulator AREA, was identified and characterized for its functions in regulation of both protease and cellulase production in . Deletion of the gene abolished the capability to secrete proteases, and complementation of the gene rescued the ability to produce proteases. Quantitative RT-PCR analysis revealed that the transcripts of protease genes and were also significantly reduced in the Δ strain when grown in the medium with peptone as the nitrogen source. In addition, deletion of resulted in decreased cellulase production in the presence of (NH)SO. Consistent with the reduction of cellulase production, the transcription levels of the major cellulase genes, including , , , and were dramatically decreased in Δ. Sequence analysis showed that all promoter regions of the tested protease and cellulase genes contain the consensus GATA elements. However, the expression levels of the major cellulase transcription activator Xyr1 and the repressor Cre1 had no significant difference between Δ and the parental strain QM9414, indicating that the regulatory mechanism deserves further investigation. Taken together, these results demonstrate the important role of Are1 in the regulation of protease and cellulase production in , although these processes depend on the kind of nitrogen sources. The findings in this study contribute to the understanding of the regulation network of carbon and nitrogen sources in filamentous fungi.