Determination of Iron-Transport-Related Gene Expression Levels in Acquired Iron Stress-Resistant Saccharomyces cerevisiae Yeast Using Real-Time, Quantitative Polymerase Chain Reaction (q rt-PCR)

Demir Stresine Direnç Kazandırılmış Saccharomyces cerevisiae Mayasının Demir Taşınımı ile İlişkili Genlerinin Anlatım Düzeylerinin Gerçek Zamanlı, Kantitatif Polimeraz Zincir Reaksiyonu (q rt-PCR) ile Belirlenmesi

Abstract

Objective: The aim of this study was to investigate experimentallythe roles of iron transport-related genes involved in iron-resistancemechanism, using the iron-resistant yeast Saccharomycescerevisiae as a model organism.Materials and Methods: S. cerevisiae M8FE strain previouslymade resistant to iron ion in our previous studies was used with S.cerevisiae CEN.PK113-7D reference strain. The expression levelsof AFT1, FET3, FET4, COT1, CCC1 and ZRC1 genes known to berelated to iron ion transport were comparatively determined undercontrol, low (1 mM) and high (15 mM) iron-stress conditions,using real-time, quantitative polymerase chain reaction (q rt-PCR)method.Results: Among the investigated genes, FET3 had the highestvariation in expression levels. In the presence of 1 mM iron-stress,FET3 expression increased in iron stress-resistant M8FE strain upto about 16-fold of the reference strain under control conditionswhereas it increased to about three-fold at high (15 mM) level ofiron-stress. Generally significant increases were also observed inCCC1 and COT1 gene expression levels. AFT1 expression levelsdecreased under high iron-stress while those of FET4 geneincreased under low iron stress. ZRC1 expression level increasedup to three-fold of the reference strain under control conditions inM8FE grown only under high (15 mM) iron-stress. High ironstressresulted in a significant increase in CCC1 and COT1 geneexpression levels in M8FE, similar to ZRC1.Conclusions: Gene expression analysis results showed that FET3and AFT1 genes are related to iron resistance and environmentaliron ion levels. Gene expression level data imply that CCC1,responsible for vacuolar iron-transport, ZRC1, for vacuolar zinctransport,and COT1, for vacuolar cobalt transport which all maybe associated with vacuolar iron transport under high levels ofiron stress, and iron resistance.

Özet

Amaç: Çalışmanın amacı, model organizma olarak demire dirençli Saccharomyces cerevisiae mayası kullanılarak, demir iyonlarının taşınımından sorumlu genlerin demir direnç mekanizmasındaki rolünün deneysel olarak araştırılmasıdır.Gereç ve Yöntem: Önceki çalışmalarımızda, demir direnci kazandırılmış olan S. cerevisiae M8FE suşu, bu çalışmada S. cerevisiae CEN.PK113-7D referans suşu ile birlikte kullanılmıştır. Referans suş ile karşılaştırmalı olarak, M8FE'nin demir taşınımıyla ilişkili olduğu bilinen AFT1, FET3, FET4, COT1, CCC1 ve ZRC1 genlerinin anlatım düzeyleri; kontrol, düşük (1 mM) ve yüksek (15 mM) demir stresi altında, gerçek zamanlı, kantitatif polimeraz zincir reaksiyonu (q rt-PCR) yöntemiyle belirlenmiştir.Bulgular: İncelenen genler arasında, anlatım düzeyleri en çok farklılaşan gen FET3'tür. Demire dirençli M8FE suşunda, 1mM demir stresi varlığında bu genin anlatım düzeyi, kontrol koşulundaki referans suşununkinin yaklaşık 16 katına, yüksek demir stresi (15 mM) varlığındaysa yaklaşık üç katına çıkmıştır. CCC1 ve COT1 genlerinin anlatımında da genel olarak anlamlı bir artış gözlenmiştir. AFT1 geninin anlatım düzeyleri, yüksek demir stresi varlığında azalırken, FET4 genininki ise düşük demir stresi varlığında artmıştır. ZRC1 geni ise, yalnızca yüksek (15 mM) demir stresi altındaki M8FE'de, kontrol koşullarındaki referans suşunun anlatım düzeyinin yaklaşık üç katına çıkmıştır. Yüksek demir stresi, M8FE'de ZRC1 gibi CCC1 ve COT1 genlerinin anlatımında da ciddi bir artışa neden olmuştur. Sonuç: Gen anlatım düzeylerinin analizine dair bulgular, FET3 ve AFT1 genlerinin demir direnci ve ortamdaki demir iyonları düzeyiyle ilişkili olduğunu göstermektedir. Gen anlatım düzeyi verileri, vakuole demir taşınımından sorumlu CCC1 geninin ve çinko ile kobaltın vakuole taşınımından sorumlu ZRC1 ve COT1 genlerinin de yüksek demir stresi varlığında vakuole demir taşınımı ve demir direnci ile ilişkili olabileceğine işaret etmektedir.