| Project/Area Number |
21K05507
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 38060:Applied molecular and cellular biology-related
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| 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)
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| 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 |
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| 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。
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| 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.
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| 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。
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