Quorum sensing regulates rRNA synthesis in Saccharomyces cerevisiae.
Quorum sensing regulates rRNA synthesis in Saccharomyces cerevisiae.
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DOI：
10.1016/j.gene.2021.145442
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发表时间：
2021-04-15
期刊：
影响因子：
3.5
通讯作者：
Schneider DA
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Najmi SM;Schneider DA
核糖体生物合成需要三种核 RNA 聚合酶 (Pols) I、II 和 III 的协同活动，分别产生 25S、18S 和 5.8S 核糖体 RNA (rRNA)、编码核糖体蛋白的信使 RNA (mRNA) 和 5S rRNA。 rRNA 在与核糖体蛋白组装产生核糖体之前经过加工和修饰。核糖体生物发生需要细胞大量的能量投入，因此根据细胞生长潜力严格调节这一过程至关重要。先前的研究表明，在细胞从活跃生长（对数期）转变为有限/静态生长（稳定期）之前，酿酒酵母中的 rRNA 合成受到抑制。细胞预测即将到来的稳定期的机制尚不清楚。在这项研究中，我们证明生长的细胞会产生一种或多种在生长培养基中积累的化合物，并且这种化合物会诱导 rRNA 合成的抑制。当细胞遇到这种化合物时，rRNA 合成会迅速受到抑制。我们进一步表明，Pols I 和 II 的亚基在对数生长到稳定期生长的过渡过程中发生降解，但这种降解并不能解释观察到的 rRNA 合成抑制。有趣的是，用过的培养基抑制 rRNA 合成需要核外泌体，这意味着用过的培养基会刺激 rRNA 快速降解。总之，这些数据表明酵母利用群体感应来调节 rRNA 合成，以预测稳定期的高细胞密度。
Ribosome biogenesis requires the concerted activities of three nuclear RNA polymerases, (Pols) I, II, and III, to produce 25S, 18S and 5.8S ribosomal RNA (rRNA), messenger RNA (mRNA) encoding ribosomal proteins, and the 5S rRNA, respectively. The rRNA is processed and modified before being assembled with ribosomal proteins to produce a ribosome. Ribosome biogenesis requires extensive energetic investment by the cell, so it is critical that this process is tightly regulated in accord with cellular growth potential. Previous work revealed that rRNA synthesis in Saccharomyces cerevisiae is repressed prior to the cells shift from active growth (log phase) to limited/static growth (stationary phase). The mechanism(s) by which cells anticipate imminent stationary phase are unknown. In this study, we demonstrate that growing cells produce one or more compounds that accumulate in the growth medium, and that this compound induces repression of rRNA synthesis. When cells encounter this compound, rRNA synthesis is rapidly repressed. We further show that subunits of Pols I and II are degraded during the transition from log to stationary phase growth, but this degradation does not account for the observed repression of rRNA synthesis. Interestingly, repression of rRNA synthesis by spent media requires the nuclear exosome, implying that spent media stimulates rapid rRNA degradation. Together, these data suggest that yeast use quorum sensing to regulate rRNA synthesis in anticipation of high cell density in stationary phase.
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