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Title
Molecular mechanisms of Triacylglycerol Accumulation in S. Cerevisiae in response to high levels of S-Adenosyl-L-Homocysteine / Franz Hallwirth
Additional Titles
Molecular mechanisms of Triacylglycerol Accumulation in S. Cerevisiae in response to high levels of S-Adenosyl-L-Homocysteine
AuthorHallwirth, Franz
CensorTehlivets, Oksana
PublishedGraz, November 2016
Description70 Blätter : Diagramme
Institutional NoteKarl-Franzens-Universität Graz, Masterarbeit, 2016
Annotation
Abweichender Titel laut Übersetzung des Verfassers/der Verfasserin
LanguageEnglish
Document typeMaster Thesis
Keywords (GND)Homozystinämie / Lipidstoffwechsel
URNurn:nbn:at:at-ubg:1-107202 Persistent Identifier (URN)
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Molecular mechanisms of Triacylglycerol Accumulation in S. Cerevisiae in response to high levels of S-Adenosyl-L-Homocysteine [2.25 mb]
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Abstract (German)

Hyperhomocysteinemie (HHcy) bezeichnet einen pathologischen Zustand dessen Charakteristikum eine erhöhte Konzentration von Homocystein (Hcy) im Blut ist. In vorhergehenden Studien konnte S-adenosyl-L-homocystein (AdoHcy) als einer der hauptverantwortlichen Faktoren für einen deregulierten Fettstoffwechsel im Zusammenhang mit HHcy-ähnlichen Bedingungen in Hefe identifiziert werden. AdoHcy ist ein Zwischenprodukt im Methylierungszyklus und direkter Vorläufer von Hcy. AdoHcy akkumuliert in Hefe HHcy Modellen und inhibiert dabei S-adenosyl-L-methionine (AdoMet) abhängige Methylierungsreaktionen, welche die Phospholipid (PL)-methylierung einschließt.In der vorliegenden Arbeit schlage ich Mechanismen vor, welche den Zusammenhang zwischen hoher AdoHcy Konzentration, gestörter PL-methylierung und einem deregulierten Fettstoffwechsel im Modelorganismus Hefe bekräftigen. Es konnte ein Anstieg des gesamt-Fettsäureanteils (FA) in Hefe mit gestörter PL-methylierung und in Hefe mit hohen AdoHcy Konzentrationen gezeigt werden. Eine gesteigerte de novo FA-biosynthese könnte somit zur Anreicherung von TAG beitragen. Des Weiteren konnte der Einfluss erhöhter AdoHcy Konzentrationen auf die Expressionen von Genen in Hefe bestätigt werden. Die Genexpressionsanalyse konnte eine gesteigerte Expression von Genen, die für Elongasen (ELO1, ELO3), Acyltransferasen (LRO1) und Phospholipasen (NTE1) kodieren, feststellen. Diese Gene kodieren für Proteine die in unmittelbaren Zusammenhang mit dem Fettsäure- und Lipidmetabolismus stehen. Darüber hinaus konnte ein Effekt des Serin-Palmitoyltransferase Inhibitors Myriocin auf den Opi- Phänotypen in sah1 Mutanten gezeigt werden. Dies deutet auf eine Beteiligung des Sphingolipid (SL)-Metabolismus an der Akkumulation von TAG hin. Zusammenfassend dürften somit mehrere Mechanismen wie z.B. eine gesteigerte FA-synthese, ein erhöhter Phospholipid-Umsatz und ein beeinflusster SL-Metabolismus zur TAG Akkumulation in Hefe HHcy Modellen beitragen.

Abstract (English)

Hyperhomocysteinemia (HHcy) is a term used for the description of a pathological condition associated with high levels of homocysteine (Hcy) in the blood. Studies have suggested S-adenosyl-L-homocysteine (AdoHcy) as a major trigger for deregulated lipid metabolism in HHcy yeast mutant models. AdoHcy is the by-product of S-adenosyl-L-methionine (AdoMet)-dependent methylation reactions and accumulates in HHcy due to the reversal of the S-adenosyl-L-homocysteine hydrolase (Sah1)-catalyzed reaction. It acts as a potent product inhibitor for AdoMet-dependent methylation reactions including the phospholipid (PL) methylation.In this work I provide further evidence for a connection between deregulated lipid metabolism and high AdoHcy levels by investigating HHcy yeast models and comparing them to yeast mutants deficient in PL methylation. Further, an increase of total fatty acids (FA) was shown in both PL methylation deficient yeast and HHcy yeast models. This result indicates an increased de novo FA biosynthesis, which may contribute to TAG accumulation. Gene expression studies in yeast deficient in AdoHcy hydrolysis suggest an impact of AdoHcy accumulation on the expression of genes associated with fatty acid and lipid metabolism. The expression of fatty acyl elongases ELO1 and ELO3 as well as the expression of NTE1, encoding the PC-specific phospholipase B and LRO1, encoding the phospholipid diacylglycerol acyltransferase, were upregulated in AdoHcy accumulating strains. Furthermore, the Opi- phenotype in sah1 mutants is affected by the serine palmitoyltransferase inhibitor myriocin, which suggests an involvement of the sphingolipid metabolism in TAG accumulation. All together, these data suggest that TAG accumulation may be triggered by mechanisms including higher acyltransferase activity, increased de novo FA synthesis, altered PL turnover via Lro1 and up-regulated sphingolipid metabolism.