PDR3的缺失会改变细胞在接触MCHM（一种合成吸湿剂）时的代谢组特征

《Current Genetics》：Loss of PDR3 alters metabolome in response to MCHM, a synthetic hydrotrope

MCHM诱导酵母代谢适应，通过进化筛选发现PDR3基因突变是抗性核心机制，影响Mediator复合体及谷胱甘肽代谢。

　　

摘要

4-甲基环己烷甲醇（MCHM）是一种非环状醇，属于合成亲水化合物。尽管营养物质充足，它仍能通过上调生物合成途径来诱导酵母的饥饿反应。为了研究酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）如何调整其代谢以耐受MCHM，我们通过实验室进化（In-Lab Evolutions, ILEs）方法培育出了具有MCHM抗性的菌株。我们对亲本菌株（YJM789）使用了长读长测序技术对其基因组进行了测序，同时对进化后的菌株采用了短读长测序技术，从而提高了YJM789基因组的质量。在每个进化菌株中，我们发现了数千个单核苷酸多态性（SNPs）和插入/缺失（indel）变异，这一数量在进化出抗性的菌株与保持敏感性的对照菌株之间保持一致。然而，有一个基因在所有抗性菌株中都发生了突变。由于该基因调控着多种药物反应，因此的重复突变表明它是酵母适应MCHM抗性的关键因素。尽管许多进化出的等位基因可能仍能产生具有功能的蛋白质，但在亲本YJM789菌株中敲除基因就足以使其具备MCHM抗性。我们发现，pdr3的抗性是通过Med15来介导的，Med15是Mediator复合体的一个组成部分，该复合体通过调节RNA Pol II的转录因子之间的相互作用来调控相关过程。Pdr3可以与另一个转录因子同源物Pdr1形成二聚体，而Pdr1的缺失同样也能赋予抗性。多效药物反应（PDR）通路有助于氨基酸代谢产物的排出，删除基因会干扰谷胱甘肽及其中间体的代谢。因此，基因的突变是首次被发现的赋予这种新型亲水化合物抗性的机制。