Miguel Antunes

Class 2018
PhD Grant: PD/BD/142944/2018Miguel Antunes

 

PhD thesis

Gene regulatory networks that control environmental responses in yeasts

 

Supervisors

• Isabel Sá-Correia,Professor @ IST/ULisboa, PT

Collaborators

• Pedro T. Monteiro, Professor @ IST/ULisboa, PT
• Jean-Luc Legras (SPO – ADEL  team, INRAE, Montpellier, France)
• Hana Sychrova (Institute of PhysiologyCzech Academy of Sciences, Prague , Czech Republic)

 

Proposal summary

Phosphorylation is an essential reversible post-translational modification responsible for the regulation of diverse cellular processes. In this PhD program, Hrk1, a Saccharomyces cerevisiae protein kinase very poorly characterized and of high scientific interest and promising biotechnological potential, will be examined in detail. The objective of Hrk1 functional analysis is to uncover mechanisms of action and to integrate it into signalling pathways. The Hrk1 kinase is a member of the Npr/Hal5 family of kinases proposed to regulate membrane protein activity. Despite modulating fundamental processes, most of the Npr/Hal5 kinases remain poorly characterized. The most well-studied kinases from this family – Npr1, Hal4/5, and Ptk2 – are reported to be involved in the stabilization, activity, and trafficking of membrane transporters. The Hrk1 kinase was first reported as exerting a mild effect on the activity of the plasma membrane H+-ATPase (Pma1) in response to glucose metabolism. Hrk1 was later identified as a key tolerance determinant to acetic acid stress in S. cerevisiae and non-conventional yeast species, such as Zygosaccharomyces bailii, and Komagataella pastoris. Hrk1 is transcriptionally regulated by the transcription factor Haa1, the primary regulator modulating the expression of genes involved in the response and tolerance to acetic acid stress in yeast species including S. cerevisiaeCandida glabrata, and Z. bailii. Based on previous studies, in particular quantitative phosphoproteomic analyses, the role of Hrk1 expression on the modulation of selected plasma membrane transporters, essential for the maintenance of ion homeostasis and plasma membrane potential, together with the mechanisms and regulatory networks underlying the tolerance conferred by Hrk1 to acetic acid stress will be examined and elucidated.  

Resumo

A fosforilação de proteínas é uma modificação essencial e reversível que ocorre a nível pós-traducional e é responsável pela regulação de variados processos celulares. Neste programa doutoral, o foco de estudo é a caracterização detalhada de Hrk1, uma proteína cinase de Saccharomyces cerevisiae muito pouco caracterizada e de alto interesse científico e potencial biotecnológico. O objectivo de uma análise funcional da Hrk1 é revelar os mecanismos de acção desta proteína e, com base nestes conhecimentos, integrá-la em vias sinalização. A proteína cinase Hrk1 é um membro da família de cinases Npr/Hal5 propostas como reguladores da actividade de proteínas de membrana. Apesar de modularem processos fundamentais, a maioria das cinases da família Npr/Hal5 ainda se encontram muito pouco caracterizadas. As cinases melhor estudadas desta família de cinases – Npr1, Hal4/5 e Ptk2 – estão reportadas como envolvidas na estabilização, actividade e transporte de transportadores de membrana. A primeira função atribuída a Hrk1 foi a causação de um efeito moderado na actividade da H+-ATPase da membrana plasmática (Pma1) em resposta ao metabolismo da glucose. Mais tarde, esta cinase, foi identificada como uma importante determinante de tolerância a ácido acético em S. cerevisiae e em espécies de levedura não-convencionais como Zygosaccharomyces bailii Komagataella pastoris. A regulação transcricional da Hrk1 é efectuada pelo factor de transcrição Haa1, o principal regulador transcricional na modulação da expressão de genes envolvidos na resposta e tolerância a ácido acético em espécies de leveduras que incluem S. cerevisiaeCandida glabrata e Z. bailii. Com base em estudos anteriores, em particular análises de fosfoproteómica quantitativa, será explorado e elucidado o papel da expressão da Hrk1 na modulação de transportadores de membrana (selecionados por serem essenciais para a manutenção da homeostase de iões e potencial da membrana plasmática) bem como os mecanismos e redes de regulação que formam a base da tolerância conferida pela Hrk1 em resposta ao stress por ácido acético.


PUBLICATIONS

Papers

Oliveira, J., Antunes, M., Godinho, C. P., Teixeira, M. C., Sá-Correia, I., & Monteiro, P. T. (2021). From a genome assembly to full regulatory network prediction: the case study of Rhodotorula toruloides putative Haa1-regulon. BMC bioinformatics, 22(1), 1-17.

Godinho, C. P., Palma, M., Oliveira, J., Mota, M. N., Antunes, M., Teixeira, M. C., Monteiro, P. T., & Sá-Correia, I. (2021). The NC Yeastract and CommunityYeastract databases to study gene and genomic transcription regulation in non-conventional yeasts. FEMS Yeast Research, 21(6), foab045.

Monteiro, P. T., Oliveira, J., Pais, P., Antunes, M., Palma, M., Cavalheiro, M., Galocha, M., Godinho, C. P., Martins., L. C., Bourbon, N., Mota, M. N., Ribeiro, R. A., Viana, R., Sá-Correia, I., Teixeira, M. C., YEASTRACT+: a portal for cross-species comparative genomics of transcription regulation in yeasts. Nucleic Acids Research48(D1), D642-D649, 2020.

Antunes, M., Palma, M., & Sá-Correia, I., Transcriptional profiling of Zygosaccharomyces bailii early response to acetic acid or copper stress mediated by ZbHaa1. Scientific Reports8(1), 1-14, 2018.

Teixeira, M. C., Monteiro, P. T., Palma, M., Costa, C., Godinho, C. P., Pais, P., Carvalheiro, M., Antunes, M., Lemos, A., Pedreira, T., & Sá-Correia, I. YEASTRACT: an upgraded database for the analysis of transcription regulatory networks in Saccharomyces cerevisiae. Nucleic acids research46(D1), D348-D353, 2018.

 

Poster Communications

Antunes, M., Palma, M., & Sá-Correia, I., “The Protein Kinase Hrk1 Enhances Glucose Uptake Through the Hexose Transporter Hxt1 in Saccharomyces cerevisiae.” 29th International Conference on Yeast Genetics and Molecular Biology (ICYGMB) August 18-22, 2019, Gothenburg, Sweden.

Antunes, M., Oliveira, J., Pais, P., Palma, M., Cavalheiro, M., Galocha, M., Godinho, C. P., Martins., L. C., Bourbon, N., Mota, M. N., Ribeiro, R. A., Viana, R., Monteiro, P. T., Sá-Correia, I., Teixeira, M. C., “YEASTRACT+: a portal for cross-species comparative genomics of transcription regulation in yeasts.” Microbiotec’19 December 5-7, 2019, Coimbra, Portugal.

 

DOCTORAL PROGRAM (36 ECTS)

• General Doctoral Training (6 ECTS)

• Advanced Experimental Techniques (6 ECTS)

• Bioentrepreneurship (6 ECTS)

• Genomics Proteomics and Bioinformatics (6 ECTS)

• Outreach and Teaching Skills (6 ECTS)

• Molecular and Cell Biophysics (6 ECTS)

Advanced courses:

• BioData.pt Crash Course: Microbiome Visualization with Biome-Shiny
• Ready For BioData Management? – Introduction to Data Management Plans
• Elixir PT/BioData.pt – Data Carpentry Workshop – Genomics Data
• Specialization course: Radiological Protection and Safety (Level III) – Industrial Area (Utilization of sealed and unsealed sources) (1 ECTS)