A Novel Cys2His2 Zinc Finger Homolog of AZF1 Modulates Holocellulase Expression in Trichoderma reesei

Autor(es):Mostrar menos -

Campos Antonieto, Amanda Cristina ^[1] ; Vieira Nogueira, Karoline Maria ^[1] ; de Paula, Renato Graciano ^[1] ; Nora, Lufsa Czamanski ^[1] ; Anzolini Cassiano, Murilo Henrique ^[1] ; Guazzaroni, Maria-Eugenia ^[2] ; Almeida, Fausto ^[1] ; da Silva, Thiago Aparecido ^[1] ; Ries, Laure Nicolas Annick ^[3] ; de Assis, Leandro Jose ^[3] ; Goldman, Gustavo Henrique ^{[3, 4]} ; Silva, Roberto Nascimento ^[1] ; Silva-Rocha, Rafael ^[1]

Afiliação do(s) autor(es)

^[1] Univ Sao Paulo, FMRP, Ribeirao Preto, SP - Brazil

^[2] Univ Sao Paulo, FFCLRP, Ribeirao Preto, SP - Brazil

^[3] Univ Sao Paulo, FCFRP, Ribeirao Preto, SP - Brazil

^[4] Tech Univ Munich, Inst Adv Study, Garching - Germany

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: MSYSTEMS; v. 4, n. 4 JUL-AUG 2019.
• Citações Web of Science: 1

Resumo

Filamentous fungi are remarkable producers of enzymes dedicated to the degradation of sugar polymers found in the plant cell wall. Here, we integrated transcriptomic data to identify novel transcription factors (TFs) related to the control of gene expression of lignocellulosic hydrolases in Trichoderma reesei and Aspergillus nidulans. Using various sets of differentially expressed genes, we identified some putative cis-regulatory elements that were related to known binding sites for Saccharomyces cerevisiae TFs. Comparative genomics allowed the identification of six transcriptional factors in filamentous fungi that have corresponding S. cerevisiae homologs. Additionally, a knockout strain of T. reesei lacking one of these TFs (S. cerevisiae AZF1 homolog) displayed strong reductions in the levels of expression of several cellulase-encoding genes in response to both Avicel and sugarcane bagasse, revealing a new player in the complex regulatory network operating in filamentous fungi during plant biomass degradation. Finally, RNA sequencing (RNA-seq) analysis showed the scope of the AZF1 homologue in regulating a number of processes in T. reesei, and chromatin immunoprecipitation-quantitative PCR (ChIP-qPCR) provided evidence for the direct interaction of this TF in the promoter regions of ce17a, ce145a, and swo. Therefore, we identified here a novel TF which plays a positive effect in the expression of cellulase-encoding genes in T. reesei. IMPORTANCE In this work, we used a systems biology approach to map new regulatory interactions in Trichoderma reesei controlling the expression of genes encoding cellulase and hemicellulase. By integrating transcriptomics related to complex biomass degradation, we were able to identify a novel transcriptional regulator which is able to activate the expression of these genes in response to two different cellulose sources. in vivo experimental validation confirmed the role of this new regulator in several other processes related to carbon source utilization and nutrient transport. Therefore, this work revealed novel forms of regulatory interaction in this model system for plant biomass deconstruction and also represented a new approach that could be easy applied to other organisms. (AU)

• Processo FAPESP: 16/23233-9 - Caracterização da via de sinalização dependente de cálcio na regulação da expressão e secreção de celulases pelo fungo Trichoderma reesei (Hypocrea jecorina)
• Beneficiário: Renato Graciano de Paula
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 16/03322-7 - Papel de galectina-3 na infecção por Cryptococcus neoformans
• Beneficiário: Fausto Bruno dos Reis Almeida
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores
• Processo FAPESP: 15/04309-1 - Novas abordagens para melhorar a prospecção funcional de biocatalizadores em bibliotecas metagenômicas
• Beneficiário: María Eugenia Guazzaroni
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores
• Processo FAPESP: 17/04217-5 - Desenvolvimento de uma ferramenta computacional para busca e predição de força de promotores em bactéria para aplicações em biologia sintética
• Beneficiário: Murilo Henrique Anzolini Cassiano
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Processo FAPESP: 16/03763-3 - Desvendando os mecanismos de regulação gênica a nível de células únicas em Trichoderma reesei
• Beneficiário: Luísa Czamanski Nora
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Processo FAPESP: 18/03766-8 - Desvendando a rede regulatória de Trichoderma reesei: caracterização do motivo de ligação do homólogo de RME1 e identificação de novos reguladores envolvidos na degradação da biomassa
• Beneficiário: Amanda Cristina Campos Antoniêto
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 15/09553-8 - Caracterização de novos transportadores de açúcar envolvidos na regulação da degradação da biomassa lignocelulósica em Trichoderma reesei
• Beneficiário: Karoline Maria Vieira Nogueira
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 12/22921-8 - Abordagens de biologia sintética para decifrar os mecanismos de integração de sinais em promotores bacterianos complexos
• Beneficiário: Rafael Silva Rocha
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores