Regulation and intracellular trafficking of monocarboxylate transporters in yeast

Abstract

Besides their crucial role on several biological processes in all living organisms, monocarboxylic acids have a wide range of applications on food, pharmaceutical and cosmetic industries. Therefore, understanding the mechanisms of regulation of their transporters, which are involved in the first step of monocarboxylates metabolism, is extremely important for an efficient production of these compounds. In Saccharomyces cerevisiae only two monocarboxylate permeases have been described, presenting different mechanisms of regulation and specificity. Thus, Jen1, the lactate, pyruvate, acetate and propionate transporter, is induced in cells growing in lactic or pyruvic acid, whereas Ady2, which accepts acetate, propionate or formate, is present in cells growing in acetic acid, lactic acid or ethanol. This work focused primarily on Ady2p, since little is known about its expression and regulation. We aimed at uncovering the mechanisms that underlie Ady2p endocytosis, using previously published studies on Jen1p as a guide. In contrast to what has been described for Jen1, we’ve shown that glucose did not induce Ady2p endocytosis, although it led to a decrease of the permease levels over time. Other stimuli such as cycloheximide, rapamycin, excess substrate and temperature, did not trigger Ady2p internalization. Additionally this work also contributed to characterize the role of Dhh1, a DEAD-box helicase involved in mRNA decay, on monocarboxylic acids transporters expression in S. cerevisiae. Interestingly, JEN1 expression was found to be posttranscriptionally regulated by Dhh1 in formic acid, and microarray analyses indicated that Dhh1 also plays a role in metabolic adaptation.

Para além do seu papel crucial em diversos processos biológicos em todos os organismos vivos, os ácidos monocarboxílicos têm uma vasta gama de aplicações nas indústrias alimentar, farmacêutica e cosmética. Por isso, perceber os mecanismos de regulação dos seus transportadores, que estão envolvidos no primeiro passo do metabolismo dos monocarboxilatos, é de extrema importância para uma eficaz produção destes compostos. Em Saccharomyces cerevisiae, apenas duas permeases de monocarboxilatos foram descritas, apresentando diferentes mecanismos de regulação e especificidade. Assim, Jen1p, o transportador de lactato, piruvato, acetato e propionato, é induzido em células crescidas em ácido láctico ou pirúvico, enquanto Ady2p, que aceita acetato, propionato e formato, está presente em células crescidas em ácido acético, ácido lático ou etanol. Este trabalho focou-se essencialmente em Ady2, visto que a sua a expressão e regulação são pouco conhecidas. Pretendeu-se desvendar os mecanismos subjacentes à endocitose deAdy2p, utilizando os estudos previamente publicados sobre Jen1p como guia. Em contraste com o que foi descrito para Jen1, demonstrámos que a glucose não induziu a endocitose de Ady2p, apesar de levar a uma redução dos níveis da permease, decorrerão longo do tempo. Outros estímulos como cicloheximida, rapamicina, excesso de substrato e temperatura, não levaram à internalização de Ady2p. Adicionalmente, este trabalho contribuiu também para a caracterização do papel de Dhh1, uma DEAD-box helicase, que está envolvida na degradação do mRNA, na expressão dos transportadores de ácidos monocarboxílicos em S. cerevisiae. Curiosamente, a expressão de Jen1 é regulada pós-transcripcionalmente por Dhh1 em ácido fórmico, e análises por microarrays indicaram que o Dhh1 também tem um papel importante na adaptação metabólica.