Regulation of carbohydrate metabolism upon osmostress

Abstract

Yeast deal with continuous environmental perturbations that compromise its cell fitness. Upon osmostress, HOG pathway becomes activated and leads the adaptation response. To compensate the osmotic imbalance, Hog1 is in charge of the accumulation of intracellular glycerol by closing its export and promoting the synthesis. This thesis aimed to provide a deeper understanding of how Hog1 regulates carbohydrate metabolism upon osmostress. To this end, we performed an in vitro genetic-biochemical screening to identify novel Hog1 targets. We detected Pfk27, a phosphofructokinase in charge of synthetizing Fru-2,6-P2, as one of the most interesting candidates. We characterized how Pfk27 is phosphorylated and activated by Rck2 in a Hog1-dependent manner. Furthermore, we described the importance of Pfk27 in the proper metabolic response to osmostress by activating glycolysis. Finally, we study how Pfk27 mutations affect cellular fitness both in basal and stress conditions. In summary, this thesis provides a new mechanism describing a novel HOG pathway regulation of carbohydrate metabolism upon osmostress.

Els llevats han de conviure amb continus canvis ambientals que comprometen la seva viabilitat cel·lular. En condicions d’estrès osmòtic, la via de senyalització de HOG s’activa i lidera la resposta adaptativa. Per compensar el desequilibri osmòtic, Hog1 s’encarrega d’acumulació de glicerol intracel·lular a través del tancament de la seva exportació i promovent la seva síntesis. Aquesta tesis té com a objectiu conèixer en profunditat com Hog1 regula el metabolisme dels carbohidrats en estrès osmòtic. Per tal de fer-ho, vam dur a terme un cribratge genètic i bioquímic per identificar nous substrats de Hog1. Vam detectat Pfk27, una fosfofructoquinasa encarregada de sintetitzar Fru-2,6-P2, com un dels candidats més interessants. Vam caracteritzar com Rck2 fosforila i activa Pfk27 d’una manera depenent de Hog1. A més, vam descriure la importància de Pfk27 en la resposta metabòlica a l’estrès osmòtic mitjançant l’activació de la glicòlisis. Finalment, vam estudiar com mutacions en Pfk27 afecten la supervivència cel·lular en condicions basals i d’estrès. En conclusió, aquesta tesis estableix un nou mecanisme a través del qual la via de senyalització de HOG regula el metabolisme dels carbohidrats en estrès osmòtic.