Nitrogen source as a determinant of mitotic fidelity in fission yeasts

Abstract

Mitosis is a crucial step in the eukaryotic cell cycle. Due to its importance it is subjected to the tight regulation in accordance with environmental stimuli. Disturbances of lipid metabolism in fission yeast Schizosaccharomyces pombe lead to aberrant mitosis. It was shown that this decrease in mitotic fidelity can be improved by providing yeast cells with ammonium as a primary nitrogen source. In this project we concentrated on characterisation of this effect and investigating its mechanism. We demonstrated that mitotic fidelity in fission yeast can be rescued by other good nitrogen sources, not only ammonium. Surprisingly, ammonium supplementation restored lipid homeostasis neither on the level of gene expression nor on the level of lipid content. Ammonium also did not rescue the insufficient nuclear envelope expansion, which was hypothesised to be a main cause of aberrant mitotic phenotypes. At the same time it normalised timing of mitotic progression and has a positive effect on some mutants unrelated to lipid metabolism disturbances. We showed that this positive effect of nitrogen on mitotic fidelity is likely to be achieved through some unidentified process taking place prior to anaphase, and is modulated by the TOR regulatory network. Additionally, we demonstrated that major non-sterol...

Mitóza je zásadním krokem v eukaryotickém buněčném cyklu. Vzhledem ke své důležitosti podléhá přísné regulaci v souladu s environmentálními podněty. Poruchy metabolismu lipidů u poltivé kvasinky Schizosaccharomyces pombe vedou k aberantní mitóze. Ukázalo se, že tento pokles kvality mitózy lze zlepšit poskytnutím amonia jako primárního zdroje dusíku kvasinkovým buňkám. V tomto projektu jsem se zaměřil na charakterizaci tohoto efektu a zkoumání jeho mechanismu. Ukázali jsme, že úspěšný průchod mitózou u poltivých kvasinek může být podpořen i jinými dobrými zdroji dusíku, nikoli výhradně amoniem. Suplementace amonia překvapivě neobnovuje homeostázu lipidů, a to ani na úrovni genové exprese, ani na úrovni obsahu lipidů. Amonium neobnovuje ani nedostatečnou expanzi jaderného obalu, o které se předpokládalo, že je hlavní příčinou aberantních mitotických fenotypů. Současně normalizuje načasování mitotické progrese a má pozitivní vliv na některé mutanty nesouvisející s poruchami metabolismu lipidů. Ukázali jsme, že tohoto pozitivního účinku dusíku na kvalitu mitózy je pravděpodobně dosaženo prostřednictvím blíže neidentifikovaného procesu probíhajícího před anafází. Tento proces je modulován regulační sítí TOR. Kromě toho jsme ukázali, že hlavní regulátory metabolismu nesterolových lipidů Cbf11 a Mga2...