Integrated analysis of metobolme profiles and gene expression in respiratory deficient delection mutants of Saccharomyces cerevisiae

ÖZETS. cerevisiae hücrelerinin çevresel ve genetik değişiklere verdiği transkripsiyontepkisi and metabolik tepkiler üzerine bir çalışma yapılmıştır. BY4743 temelli homozigotdelesyon mutantları ho/ho (referans alınan suş), hap4/hap4, oxa1/oxa1, bcs1/bcs1,rip1/rip1, mig1/mig1 ve heterozigot delesyon mutantları HAP4/hap4, RIP1/rip1,MIG1/mig1 havalandırmalı ve sürekli chemostat reaktörlerde büyütülmüştür. Üçretensiyon zamanı sonrasında toplanan örnekler, biyokütle, mRNA ve metabolitkonsantrasyonu analizlerine tabi tutulmuştur.Maya hücrelerinin gen delesyonlarına ve büyüme koşullarına verdiği transkripsiyontepkisi, merkezi karbon metabolizmasının transkripsiyon regulasyonunun incelenmesinimümkün kılmıştır. Elde edilen verilerle, yeni regulasyon bilgilerine ulaşılmıştır.Metabolit ve transkripsiyon verilerinin bütünleştirilmesi, kısmı en küçük kareler(PLS) metodu ile gerçekleştirilmiştir. Böylece transkripsiyon verileri kullanarak metabolitmiktarlarının modellenmesi mümkün olmuştur. PLS sonuçları, büyüme koşullarındayapılan değişiklikler sonucunda metabolit miktarlarının değişmesine sebep olan genlerinbelirlenmesini sağlamıştır.Transkripsiyonu korelasyon gösteren genler arasında bir ağ oluşturulmuş ve bu ağınvarolan fonksiyon atamalarını tahmin edebilme gücü test edilmiştir. Ağınzenginleştirilmesi ve tahmin gücünün arttırılması amacı ile diğer veri kaynaklarındanalınan bilgiler (aminoasit dizilimi benzerliği, protein-protein etkileşimi, paylaşılantranskripsiyon faktörleri) transkripsiyon verileriyle bütünleştirilmiştir. Çeşitli bilgikaynaklarından alınan bilgilerin bütünleştirilmesinin, bilinen genlerin fonsiyonlarının dahaiyi tahmin edilebilmesini ve fonksiyonu bilinmeyen birçok gene fonksiyon atanmasınısağlamaktadır.Bu çalışmanın sonuçları, daha önce bilinmeyen regulasyon ilişkilerinin ortayaçıkarılmasını, bir çok bilinmeyen gene fonksiyon atanmasını ve metabolitler iletranskripsiyon profilleri arasında bir ilişki kurulmasını sağlamıştır. ABSTRACTA study on transcriptional and metabolic response of S. cerevisiae cells toenvironmental and genetic perturbations was made. Deletion mutants with BY4743backgound were used. Homozygous deletion mutants ho/ho (reference strain), hap4/hap4,oxa1/oxa1, bcs1/bcs1, rip1/rip1, mig1/mig1, and mba1/mba1 and heterozygous deletionmutants HAP4/hap4, RIP1/rip1 and RIP1/mig1 were grown aerobically in continuouschemostat reactors. The samples were analysed for biomass, mRNA and metabolitecontents.Transcriptional response of the yeast cells to gene deletions and growth conditionsenabled investigation of transcriptional regulation of central carbon metabolism. Novelregulation information was extracted.Integration of metabolic and transcriptome data was accomplished using partial leastsquares (PLS) method, which enables modelling of metabolic data using transcriptomedata. Results of PLS indicate the genes which may mediate the changes in metabolites dueto perturbations applied.Functional annotation to 17 unknown ORFs were annotated functions depending onthe genes they are transcriptional correlated. A network among the genes with correlatedtranscription was constructed and its prediction power of existing annotations was tested.Data from other sources (amino-acid sequence similarity, protein-protein interaction,shared transcription factors) were combined with transcription data to improve the networkand prediction power. It was concluded that integration of information from varioussources enables better prediction of functions of known genes and allows more unknownORFs to be annotated.Results of this study revealed transcriptional regulation relations unknownpreviously, allowed functional annotation of more than 500 unknown ORFs and a linkbetween metabolome and transcriptome profiles of S. cerevisiae is constructed. 243