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How does an intracellular glutamine sensor achieve "specific and weak binding to glutamine?"

Research Project

Project/Area Number 20K06555
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 43030:Functional biochemistry-related
Research InstitutionHamamatsu University School of Medicine

Principal Investigator

Tanigawa Mirai  浜松医科大学, 医学部, 特任助教 (50553658)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
KeywordsTORC1 / アミノ酸 / センサー / 代謝制御 / ラパマイシン / 栄養 / 栄養検知 / グルタミン / アミノ酸センサー / TOR
Outline of Research at the Start

TORC1は栄養によって活性化され代謝制御を行う栄養応答の枢要をなす分子である。申請者らは酵母を用いた研究で、細胞内グルタミン特異的にTORC1を活性化する経路が存在すること、さらにこの活性化に必須な因子が、液胞膜タンパク質Pib2のみであることを見出した。このことは、Pib2がTORC1を直接活性化する細胞内グルタミンセンサーであることを強く示唆している。
本研究では、Pib2がセンサーとしてどのようにグルタミンを検知し、その後どのようにTORC1を活性化するのかを明らかにする。Pib2とグルタミンの結合機構を解明することは、高濃度の代謝物を検知するメカニズムのモデルとなることが期待できる。

Outline of Final Research Achievements

This study provides molecular mechanis of how Pib2 senses intracellular glutamine levels and controls the activity of TORC1, a master regulator of metabolic control.
We elucidated the regions of Pib2 responsible for glutamine sensing, TORC1 binding, and TORC1 activation, respectively. Furthermore, we found that Pib2 does not undergo major conformational changes in the presence of high concentrations of glutamine, although, folding state of Pib2 changes slightly in a glutamine-specific manner. These results suggest a model in which Pib2-TORC1 binding is induced by a slight change in the folding state of Pib2 induced by glutamine binding.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究により「天然変性タンパク質が高濃度の細胞内メタボライトを特異的に検知し、代謝制御のハブとなる因子を直接に制御する」という新たな代謝制御機構のモデルを提示することができた。Pib2がTORC1 を活性化するメカニズムを利用して、人為的にTORC1 活性を制御し、代謝をコントロールする方法開発の新たな基盤を提供することができた。

Report

(5 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (12 results) (of which Invited: 5 results)

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      Umeda Chiharu、Nakajima Toshio、Maruhashi Tsubasa、Tanigawa Mirai、Maeda Tatsuya、Mukai Yukio
    • Journal Title

      FEBS Letters

      Volume: 597 Issue: 18 Pages: 2316-2333

    • DOI

      10.1002/1873-3468.14715

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      Makhokh Hanae、Lafite Pierre、Larcher Melanie、Lamblin Frederic、Chefdor Francoise、Depierreux Christiane、Tanigawa Mirai、Maeda Tatsuya、Carpin Sabine、Hericourt Francois
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 24 Issue: 7 Pages: 6318-6318

    • DOI

      10.3390/ijms24076318

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  • [Journal Article] A glutamine sensor that directly activates TORC12021

    • Author(s)
      Tanigawa Mirai、Yamamoto Katsuyoshi、Nagatoishi Satoru、Nagata Koji、Noshiro Daisuke、Noda Nobuo N.、Tsumoto Kouhei、Maeda Tatsuya
    • Journal Title

      Communications Biology

      Volume: 4 Issue: 1 Pages: 1093-1093

    • DOI

      10.1038/s42003-021-02625-w

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      谷川美頼 、山本 勝良 、長門石 曉 、津本 浩平、能代 大輔 、 野田 展生、永田 宏次 、前田 達哉
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  • [Presentation] Gtr経路を介してTORC1を活性化するアミノ酸センサーのスクリーニング2020

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      谷川美頼、外山美奈、前田達哉
    • Organizer
      酵母遺伝学フォーラム第53回研究報告会
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Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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