Molecular characterization of the Triacylglycerol lipases Tgl4p and tglp from Saccharomyces cerevisiae

Seit Beginn des 20. Jahrhunderts wurde eine erhöhte Anzahl an Fällen von Übergewicht, Diabetes und Arteriosklerose festgestellt, die auf einen beeinträchtigten Lipidstoffwechsel zurückzuführen ist. Triglyceride (TAG), welche den größten Fettspeicher darstellen, können akkumulieren und zu zellulären Störungen und Krankheiten führen. Die Hefe Saccharomyces cerevisiae ist ein verbreiteter Modelorganismus für die Erforschung des Neutrallipidstoffwechsels. In Hefe werden Neutrallipide in sogenannten ?lipid droplets?(LD) gespeichert. Der Kern dieser Organellen besteht aus TAG und Sterolestern (STE). Die Mobilisierung von TAG findet mithilfe von drei TAG Lipasen statt, wobei die Hauptaktivität von Tgl3p ausgeht und die restliche Lipaseaktivität von Tgl4p und Tgl5p bewerkstelligt wird. Diese Masterarbeit befasste sich mit regulatorischen Aspekten der TAG Lipasen Tgl4p und Tgl5p. Die Genexpression, der Proteingehalt und die Lokalisation dieser Enzyme wurden unter verschiedenen Bedingungen untersucht. Dabei wurde festgestellt, dass in Abwesenheit von LD die Genexpression und die Proteinmenge nicht beeinflusst sind, die Proteine jedoch am ER lokalisiert sind. Im Wildtyp lokalisieren Tgl4p und Tgl5p an den LD und am ER. Ein weiterer Punkt dieser Arbeit war es die genetischen Interaktionen der TAG Lipasen zu untersuchen. Die relative Genexpression und der Proteingehalt von Tgl4p und Tgl5p wurden in tgl3?tgl5? und tgl3?tgl4? Mutanten erforscht. Dabei wurde eine Erhöhung von TGL4 in einem tgl3?tgl5? Stamm und eine Reduktion von TGL5 in einem tgl3?tgl4? knockout Stamm festgestellt. Zusätzlich wurde die Genexpression der drei TAG Lipasen in verschiedenen Wachstumsphasen untersucht. Dabei wurde ein erhöhter mRNA Gehalt in logarithmischen Wachstumsphasen beobachtet, wobei die mRNA Konzentration von TGL3 im Gegensatz zu TGL4 und TGL5 erhöht war. Zusammenfassend zeigte diese Arbeit, dass das metabolische Netzwerk der TAG Mobilisierung einer strikten Regulation unterliegt.Since the beginning of the 20th century an increasing number of people in the Western civilization suffer of obesity, diabetes and atherosclerosis as a consequence of impaired neutral lipid metabolism. Triacylglycerols (TAG), which are the major storage compartments, accumulate and can lead to various cellular defects and diseases. The yeast Saccharomyces cerevisiae is a widely accepted model for the biochemistry and molecular biology study of neutral lipid metabolism. In yeast, neutral lipids are stored in so called lipid droplets (LD). The core of these organelles contains TAG and steryl esters (STE). TAG are mobilized by three TAG lipases. In the yeast, the main TAG lipases are Tgl3p, Tgl4p and Tgl5p. In my master thesis I focused on regulatory aspects of the TAG lipases Tgl4p and Tgl5p. We investigated gene expression, protein level and localization of these enzymes under different conditions. In the absence of LD gene expression and protein level were not reduced and the two TAG lipases localized to the ER. In wild-type, Tgl4p and Tgl5p are located to LD and to the ER. Moreover, gene expression and the protein levels of Tgl4p and Tgl5p were tested in the double deletion strains tgl3?tgl5? and tgl3?tgl4?, respectively. Interestingly, a reduction of TGL4 in a tgl3?tgl5? deletion strain, but an increase of TGL5 in a tgl3?tgl4? deletion strain was observed. Moreover, the gene expression levels of TGL3, TGL4 and TGL5 in different growth phases were examined. The highest mRNA concentration of all three TAG lipases was found during the logarithmic phase of growth. Especially the mRNA concentration of TGL3 was high compared to the relative gene expression level of TGL4 and TGL5. In summary, this study demonstrated that the network of TAG mobilization in yeast catalyzed by Tgl3p, Tgl4p and Tgl5p is subject to complex regulation.Martina ZandlZsfassung in dt. und engl. SpracheGraz, Univ., Masterarb., 2012(VLID)22649