Evidence of cAMP involvement in cellobiohydrolase expression and secretion by Trichoderma reesei in presence of the inducer sophorose

Abstract

BackgroundThe signaling second messenger cyclic AMP (cAMP) regulates many aspects of cellular function in all organisms. Previous studies have suggested a role for cAMP in the regulation of gene expression of cellulolytic enzymes in Trichoderma reesei (anamorph of Hypocrea jecorina).MethodsThe effects of cAMP in T. reesei were analyzed through both activity and expression of cellulase, intracellular cAMP level measurement, western blotting, indirect immunofluorescence and confocal microscopy.ResultsTo elucidate the involvement of cAMP in the cellulase expression, we analyzed the growth of the mutant strain ∆acy1 and its parental strain QM9414 in the presence of the inducers cellulose, cellobiose, lactose, or sophorose, and the repressor glucose. Our results indicated that cAMP regulates the expression of cellulase in a carbon source-dependent manner. The expression cel7a, and cel6a genes was higher in the presence of sophorose than in the presence of cellulose, lactose, cellobiose, or glucose. Moreover, intracellular levels of cAMP were up to four times higher in the presence of sophorose compared to other carbon sources. Concomitantly, our immunofluorescence microscopy and western blot data suggest that in the presence of sophorose, cAMP may regulate secretion of cellulolytic enzymes in T. reesei.ConclusionsThese results allow us to better understand the role of cAMP and expand our knowledge on the signal transduction pathways involved in the regulation of cellulase expression in T. reesei. Finally, our data may help develop new strategies to improve the expression of cel7a and cel6a genes, and therefore, favor their application in several biotechnology fields.Electronic supplementary materialThe online version of this article (doi:10.1186/s12866-015-0536-z) contains supplementary material, which is available to authorized users.

The Post-genomic Era of Trichoderma reesei : What's Next?

“…The G-protein signaling network includes the phosducin-like protein PhLP1, and signal transduction is light-dependent with the PAS/LOV domain protein ENVOY as a central regulator (reviewed in [44]). The influence of cAMP levels and its signaling in cellulase expression has been investigated in a number of studies [45][46][47]. Furthermore, the MAP-kinases Tmk3, Tmk2, and TrIme2 have been reported to be involved in cellulase formation [48][49][50].…”

Deletion of pH Regulator pac-3 Affects Cellulase and Xylanase Activity during Sugarcane Bagasse Degradation by Neurospora crassa

“…crassa were transferred to nitrocellulose (GE Healthcare, Buckinghamshire, UK). Rabbit secondary antibodies and anti-cellulase- Trichoderma viride antibodies (LS-C147688, LifeSpan Biosciences, WA, USA) were used as previously described [28]. Antibodies were visualized by enhanced chemiluminescence (Santa Cruz Biotechnology, TX, USA).…”

Identificação de alvos de fosforilação de MAPK em <i>Trichoderma reesei</i> através de fosfoproteômica durante a produção de celulases

“…Da mesma forma, as proteínas G e GTPases Ras podem modular a expressão de cbh1 na presença de celulose (WANG; NUSS, 1995;ZHANG et al, 2012). Além disso, as concentrações intracelulares de AMPc podem regular a expressão de genes de celulases dependendo da fonte de carbono do meio em que a célula se encontra (NOGUEIRA et al, 2015;SESTAK;FARKAS, 1993).…”

“…TMK1 também interage com duas proteínas fosfatases, sendo uma de dupla especificidade (ID 119697), possivelmente interferindo com a regulação transcricional da mesma; e duas de domínio Tyrfosfatase (ID 77689 e ID 25159). Além disso, na mesma predição, TMK1 se mostra diretamente envolvida na inibição de Ste12, um transativador transcricional envolvido na resposta a feromônios; e na inibição da adenilato-ciclase (acy1, ID 49183), mostrando o possível envolvimento de AMPc nas vias de sinalização envolvidas na produção de celulases, como demonstrado porNogueira et al (2015). Não obstante, TMK1 ainda se mostra envolvido na ativação direta e indireta (por meio de uma interação com o regulador da resposta a estresse celular, ID 47635) de uma proteína com domínio Hsp90 (ID 123114), ainda não descrita em literatura.…”

“…Como evidência desse papel, foi demonstrado, por exemplo, que a sinalização mediada por Ras GTPases influencia na produção de celulases em Cryphonectria parasítica (WANG; NUSS, 1995) e em T. reesei(ZHANG et al, 2012); e que a deleção de PKA induz a produção de celulases em Aspergillus nidulans(DE ASSIS et al, 2015). Em T. reesei, sabe-se que a que a concentração de AMPc intracelular influencia a produção de celulases durante seu crescimento em meio contendo soforose como fonte de carbono(NOGUEIRA et al, 2015), e que a luz influencia nas funções da PKA, sendo uma delas o controle da produção dessas enzimas (SCHMOLL; ESQUIVEL-NARANJO;HERRERA-ESTRELLA, 2010;SCHUSTER et al, 2012). Além disso, devido à pequena quantidade de genes que produzem essas enzimas(MARTINEZ et al, 2008), supõe-se que esse tipo de modificação pós-traducional exerce grande controle na regulação da produção e secreção das holocelulases em T. reesei, a fim de se garantir a eficiência de seu sistema celulolítico.Para que o organismo seja capaz de responder às condições ambientais de maneira eficaz e específica, as vias de sinalização agem de maneira interconectada(CHEN;THORNER, 2007;WHITE, 2008;LENGELER et al, 2000;SCHMIDT, 2013;SHASHKOVA;WELKENHUYSEN;HOHMANN, 2015;VINOD et al, 2008).…”