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The study on the regulation and the physiological role of a vacuolar amino acid exporter Avt4

Research Project

Project/Area Number 21K05507
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 38060:Applied molecular and cellular biology-related
Research InstitutionEhime University

Principal Investigator

Sekito Takayuki  愛媛大学, 農学研究科, 教授 (20419857)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords液胞 / トランスポーター / TORC1 / オートファジー / アミノ酸 / Saccharomyces cerevisiae
Outline of Research at the Start

液胞膜を介したアミノ酸輸送機構の改変により液胞内にアミノ酸を高度に蓄積させることは、作物の栄養強化や発酵製品への付加価値賦与などにつながる。酵母液胞膜に局在するAvt4は真核生物全般に保存され、中性・塩基性アミノ酸を液胞外へと排出するトランスポーターである。その一方で、Avt4は液胞内アミノ酸を感知しTORC1を活性化することが示唆されており、栄養シグナリングの起点としての液胞内アミノ酸の役割が注目されている。本研究ではAvt4をモデル系としたその調節機構解明および網羅的遺伝子発現解析によって、液胞/リソソームアミノ酸輸送システムの調節と生理を統括的に理解する。

Outline of Final Research Achievements

By proximity biotinylation method, TORC1 and its related factors were suggested to interact with Avt4, a vacuolar amino acid exporter. Deletion of those genes suppressed the phosphorylation of Avt4. Alanine substitution of phosphorylation sites in Avt4 reduced the vacuolar amino acids, implying the elevation of vacuolar amino acid export. The growth recovery in the presence of TORC1 inhibitor and the phosphorylation of the TORC1 substrate in AVT4 knockout cells suggested that Avt4 downregulates the TORC1 activity. These propose that Avt4 and TORC1 are mutually regulated.
As to physiological role of Avt4, the elevation of catalase level under nitrogen starvation was suppressed and the incorporation 14C-labelled valine into proteins was noticeably reduced by multiple deletion of vacuolar amino acid exporters including Avt4. These suggest that the vacuolar amino acid export substantially contributes to the maintenance of protein synthesis under nitrogen starvation.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

液胞/リソソームアミノ酸輸送は細胞内アミノ酸ホメオスタシスに重要な役割を果たす。その基幹装置であるアミノ酸トランスポーターの同定に続く次の課題として、その活性調節機構について新たな知見を得た。さらにトランスポーターがTORC1によって制御される一方で、直接的にTORC1の制御にも関わることが示唆された。このことは栄養情報伝達下流で機能するトランスポーターがレセプターとして上流因子に作用する新たな機構モデルを提案している。またトランスポーター多重欠損による表現型発現機構について分子レベルでの知見が得られ、活性調節機構解明と合わせ当該分野の研究を加速させる基盤を構築することができた。

Report

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

    (27 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (24 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Cellular amino acid homeostasis by vacuolar/lysosomal amino acid transporters2023

    • Author(s)
      関藤 孝之、河田(河野) 美幸
    • Journal Title

      生化学

      Volume: 95 Issue: 6 Pages: 747-756

    • DOI

      10.14952/SEIKAGAKU.2023.950747

    • ISSN
      0037-1017
    • Year and Date
      2023-12-25
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Journal Article] Overexpression profiling reveals cellular requirements in the context of genetic backgrounds and environments2023

    • Author(s)
      Saeki Nozomu、Yamamoto Chie、Eguchi Yuichi、Sekito Takayuki、Shigenobu Shuji、Yoshimura Mami、Yashiroda Yoko、Boone Charles、Moriya Hisao
    • Journal Title

      PLOS Genetics

      Volume: 19 Issue: 4 Pages: e1010732-e1010732

    • DOI

      10.1371/journal.pgen.1010732

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] A vacuolar membrane protein Vsb1p contributes to the vacuolar compartmentalization of basic amino acids in <i>Schizosaccharomyces pombe</i>2022

    • Author(s)
      Ohnishi Shota、Kawano-Kawada Miyuki、Yamamoto Yusuke、Akiyama Koichi、Sekito Takayuki
    • Journal Title

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      Volume: in press Issue: 6 Pages: 763-769

    • DOI

      10.1093/bbb/zbac041

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 液胞にアミノ酸を取り込むトランスポーターAvt1の調節とその意義について2024

    • Author(s)
      御供遥, 佐藤明香音, 八木新葉, 岡崎真士, 河田(河野)美幸, 関藤孝之
    • Organizer
      日本農芸化学会中四国支部第67 回講演会(例会)
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 液胞アミノ酸トランスポーターAvt3とAvt4の比較解析2024

    • Author(s)
      八木新葉, 岡崎真士, 河田(河野)美幸, 関藤孝之
    • Organizer
      日本農芸化学会中四国支部第67 回講演会(例会)
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  • [Presentation] 酵母液胞膜に局在するアミノ酸トランスポーター相互作用タンパク質の同定解析から迫る液胞アミノ酸輸送の制御機構2023

    • Author(s)
      河田(河野)美幸, 野澤彰, 小迫英尊, 澤崎達也, 関藤孝之
    • Organizer
      第46回日本分子生物学会年会
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      2023 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 出芽酵母液胞アミノ酸トランスポーターAvt4のリン酸化による制御の検討2023

    • Author(s)
      寺下晴夏, 山本悠介, 佐藤有美香, 石本晶也, 國米春香, 野澤彰, 小迫英尊, 澤崎達也, 関藤孝之, 河田(河野)美幸
    • Organizer
      第46回日本分子生物学会年会
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  • [Presentation] 出芽酵母における液胞アミノ酸トランスポーター欠損が生育に与える影響2023

    • Author(s)
      中城遥登, 中川栞, 阿部創始, 濱田和, 河田(河野)美幸, 関藤孝之
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      第46回日本分子生物学会年会
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  • [Presentation] 液胞アミノ酸トランスポーターAvt4のTORC1依存的なリン酸化について2023

    • Author(s)
      寺下晴夏, 山本悠介, 佐藤有美香, 石本晶也, 野澤彰, 小迫英尊, 澤崎達也, 関藤孝之, 河田(河野)美幸
    • Organizer
      第96回日本生化学会大会
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  • [Presentation] 出芽酵母におけるリジンの生育阻害効果の作用機序につい2023

    • Author(s)
      尾坂夏味, 川内凛子, 山口翔吾, 村尾奈美, 河田(河野)美幸, 関藤孝之
    • Organizer
      日本農芸化学会2023年度中四国・西日本支部合同大会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 液胞アミノ酸トランスポーターAvt4 N末端領域の機能とその分子機構解明2023

    • Author(s)
      山本悠介,佐藤有美香,石本晶也,野澤彰,小迫英尊,澤崎達也,関藤孝之,河田(河野)美幸
    • Organizer
      日本農芸化学会中四国支部第64回講演会
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  • [Presentation] 液胞アミノ酸リサイクルの生理的意義2023

    • Author(s)
      中城遥登,濵田和,阿部創始,中川栞,河田(河野)美幸, 関藤孝之
    • Organizer
      日本農芸化学会中四国支部第64回講演会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Vacuolar membrane ~A new world of transporters~2023

    • Author(s)
      Sekito T
    • Organizer
      Kagawa International Forum on Advanced Genomics
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      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 酵母液胞アミノ酸トランスポーターAvt1の調節とその生理的意義の検討2022

    • Author(s)
      御供遥,佐藤明香音,河田(河野)美幸,関藤孝之
    • Organizer
      第63回日本生化学会中国・四国支部例会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 酵母液胞膜の多様なアミノ酸トランスポーター2022

    • Author(s)
      河田(河野)美幸, 関藤孝之
    • Organizer
      第16回トランスポーター研究会年会
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      2022 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] The N-terminal hydrophilic region of Avt4 plays a regulatory role on its and TORC1 activity to maintain amino acid homeostasis2022

    • Author(s)
      Yamamoto Y, Kawano-Kawada M, Sato Y, Ishimoto M, Nozawa A, Kosako H, Sawasaki T, Sekito T
    • Organizer
      The Protein Island Matsuyama, the 20th International Symposium
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The analysis of vacuolar amino acid transporters involved in the autophagic amino acid recycling2022

    • Author(s)
      Sekito T, Kawano-Kawada M
    • Organizer
      The 10th International Symposium on Autophagy
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      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 酵母液胞アミノ酸トランスポーターの発現誘導とその生理的役割について2022

    • Author(s)
      御供遥、佐藤明香音、中城遥登、河田(河野)美幸、関藤孝之
    • Organizer
      第45回日本分子生物学会年会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 液胞アミノ酸トランスポーターAvt4の輸送活性調節におけるN末端親水性領域による活性調節の役割について2022

    • Author(s)
      山本悠介,佐藤有美香,石本晶也,野澤彰,小迫英尊,澤崎達也,関藤孝之,河田(河野)美幸
    • Organizer
      第45回日本分子生物学会年会
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  • [Presentation] 液胞への塩基性アミノ酸蓄積に関わるタンパク質の同定とその機能解析2022

    • Author(s)
      大西祥太, 市村悠, 川崎裕美, 山本悠介, 秋山浩一, 関藤孝之, 河田(河野)美幸
    • Organizer
      第45回日本分子生物学会年会
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  • [Presentation] 出芽酵母の寿命制御に関与する液胞膜局在性トランスポーターSsg1の機能解析2022

    • Author(s)
      益村晃司, 金井宗良, 米山香織, 河田美幸, 関藤孝之, 水沼正樹
    • Organizer
      第45回日本分子生物学会年会
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  • [Presentation] 液胞塩基性アミノ酸蓄積における分裂酵母Vsb1pの役割について2022

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      大西祥太,山本悠介,秋山浩一, 関藤孝之, 河田(河野)美幸
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      日本農芸化学会中四国支部第61回講演会
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  • [Presentation] 液胞アミノ酸トランスポーターAvt4相互作用因子の同定2021

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      山本悠介, 佐藤明香音,石本晶也,野澤 彰,小迫英尊,澤崎達也,関藤孝之,河田(河野)美幸
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      第62回日本生化学会中国・四国支部例会
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  • [Presentation] 液胞アミノ酸トランスポーターAvt1の窒素飢餓に応答した発現調節2021

    • Author(s)
      御供 遥,佐藤明香音,河田(河野)美幸, 関藤孝之
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      大西祥太,市村 悠,川崎裕美, 関藤孝之, 河田(河野)美幸
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      山本悠介, 佐藤明香音,石本晶也,野澤 彰,小迫英尊,澤崎達也,関藤孝之,河田(河野)美幸
    • Organizer
      第44回日本分子生物学会年会
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      大西祥太,市村 悠,川崎裕美, 関藤孝之, 河田(河野)美幸
    • Organizer
      第44回日本分子生物学会年会
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      2021 Research-status Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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