Inhibitory mechanism of proline utilization by arginine in Saccharomyces cerevisiae

精氨酸抑制酿酒酵母脯氨酸利用的机制

基本信息

批准号：
21K05504
负责人：
西村明
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Nara Institute of Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

まず、Arg以外の塩基性アミノ酸がPro資化能に及ぼす影響を検討したところ、オルニチンやリジンもPut4のエンドサイトーシスを誘導することで、Pro資化抑制因子として働くことが分かった。次に、塩基性アミノ酸存在下でもプロリン資化が可能な変異株の分離を試み、4株を取得した。これら4株の全ゲノムDNA配列を決定したところ、全ての株でArgトランスポーターCan1をコードする遺伝子にアミノ酸置換を伴う変異（Gly434Cys, Leu161Pro, Gly224Cys, Ala379Ile）を見出した。また、これらのCan1変異体を解析した結果、Argトランスポーター活性は、Pro資化抑制の制御と無関係であることが明らかになった。このことから、Can1はArg取込み以外の機能を有することが示唆された。近年、トランスポーターの中で輸送活性以外に外部環境因子の受容体活性を持つタンパク質が報告されている。このような受容体様の機能を併せ持つトランスポーターは「トランスセプター」と呼ばれ、炭素源応答の主要制御系であるProtein kinase A（PKA）シグナルをcyclic AMP （cAMP）非依存的に活性化する。そこで、Can1もトランスセプターである可能性を考え、Arg添加時のPKAシグナルの活性化レベルを検討した。その結果、Arg添加によってCan1依存的にPKAシグナルが活性化することが判明した。また、その活性化はcAMP非依存的に起こることが示された。以上のことから、ArgはCan1依存的にPKAを活性化させ、Pro資化抑制の制御を行っていることが強く示唆された。さらに、Can1はPKAの触媒サブユニットと直接結合し、プロリン資化抑制を制御していることも判明した。

首先，我们研究了Arg以外的碱性氨基酸对Pro同化能力的影响，发现鸟氨酸和赖氨酸也通过诱导Put4内吞作用作为Pro同化抑制剂。接下来，我们尝试分离即使在碱性氨基酸存在下也能够同化脯氨酸的突变菌株，并获得了四个菌株。当确定这四个菌株的全基因组DNA序列时，在所有菌株的Arg转运蛋白Can1编码基因中都发现了涉及氨基酸替换（Gly434Cys、Leu161Pro、Gly224Cys、Ala379Ile）的突变。此外，对这些 Can1 突变体的分析表明，Arg 转运蛋白活性与 Pro 利用抑制的控制无关。这表明 Can1 具有除 Arg 摄取以外的功能。近年来，据报道蛋白质除了转运活性外还具有对外部环境因素的受体活性。具有此类受体样功能的转运蛋白被称为“转运蛋白”，并以不依赖于环磷酸腺苷（cAMP）的方式激活蛋白激酶A（PKA）信号，这是碳源反应的主要控制系统。因此，考虑到Can1也是受体的可能性，我们检测了添加Arg后PKA信号的激活水平。结果表明，Arg 的添加以 Can1 依赖性方式激活 PKA 信号。研究还表明，其激活独立于 cAMP。这些结果强烈表明 Arg 以 Can1 依赖性方式激活 PKA 并控制 Pro 利用的抑制。此外，还发现Can1直接与PKA的催化亚基结合并控制脯氨酸同化的抑制。