Identification of key transcription factors in glucose sensing pathway in S. cerevisiae

Abstract

Glikoz, Saccharomyces cerevisiae'da en çok tercih edilen karbon kaynağıdır. Bu çalışmada, S. cerevisiae'da genom ölçekli bir yazılım düzenleyici ağ oluşturulmuş ve bu ağ S. cerevisiae'nın glikoz algılama yolizi mutantlarının literatürde mevcut olan gen ekspresyonu verisi ile bütünleştirilerek anahtar yazılım etmenleri (etraflarındaki gen ekspresyonunda, çevresel ve genetik pertürbasyonlara tepki olarak önemli toplu bir değişim meydana gelen yazılım etmenleri) belirlenmiştir. Anahtar yazılım etmenlerinin belirlenmesi, hücrede başlatılan düzenleyici mekanizmaları ve olası biyolojik göstergeleri, yazılım etmenlerinin yazılım düzeylerinde değişim gözlenmese de gösterir. Kullanılan yaklaşımla belirlenmiş biyolojik olarak anlamlı anahtar yazılım etmenleri S. cerevisiae'nın glikoz algılamasını kontrol eden yazılım düzenleyici mekanizmaya ışık tutmuştur. Örneğin, ?SNF1'da belirlenen anahtar yazılım etmenleri, kullanılan yaklaşımın ve geniş genom ölçekli bir yazılım düzenleyici ağın verimliliğini vurgulayarak, Snf1p'in öngörülen rolünü açığa çıkarmıştır. Bu çalışmada, anahtar yazılım etmenleri belirlendikten sonra, anahtar yazılım etmenleri ile onların aynı değişimlere istatistiksel olarak anlamlı yanıt veren hedef genleri birbirlerine bağlanarak, değişimlere yanıt veren altağlar da oluşturulmuştur. Anahtar yazılım etmenlerinin, değişimlere istatistiksel olarak anlamlı yanıt verip vermediklerine dayanarak, yazılım etmenlerinin başlıca yazılım sırasında mı yoksa başlıca yazılım sonrası mı düzenlendikleri araştırılmıştır.

In this study, a genome-scale transcriptional regulatory network (TRN) in S. cerevisiae was constructed and integrated with the transcriptome data available in literature for the mutants of the glucose signaling pathway of S. cerevisiae to identify key transcription factors (transcription factors around which a considerable collective change in the expression of the genes occur in response to environmental and genetic perturbations). Identification of key transcription factors demonstrates the regulatory mechanisms invoked in the cell and potential biomarkers, without a priori requirement of change in the transcription level of the transcription factors. Biologically meaningful key transcription factors identified with this approach shed light on the transcriptional regulatory mechanism controlling the glucose signaling in S. cerevisiae. For example, key transcription factors identified in ?SNF1 reveal the predicted role of Snf1p kinase, highlighting the effectiveness of the approach used and a large genome-scale TRN. In this study, after the key transcription factors were identified, the perturbation-responsive subnetworks were constructed by interconnecting key transcription factors and their differentially expressed target genes responsive to the same perturbation. Based on whether the key transcription factors have their differential expression changed significantly, it was investigated if the transcription factors are regulated mainly transcriptionally or mainly post-transcriptionally.