Elucidation of a novel mechanism of nitric oxide synthesis common to eukaryotes and understanding of its physiological role.

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K15808
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 38060:Applied molecular and cellular biology-related
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: Yoshikawa Yuki 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 博士研究員 (30807483)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 酵母 / 一酸化窒素 / ペントースリン酸回路 / ストレス応答 / NADPH / イソブタノール

Outline of Final Research Achievements

The depleted intracellular NADPH/NADP ratio in yeast cells increases the expression of oxidative stress tolerance factors via activation of Yap1, an oxidative stress-responsive transcription factor, despite non-stress conditions, and results in high stress tolerance to oxidative stress and nitric oxide (NO). The isobutanol sensitivity of PPP-deficient strains correlated with the intracellular NADPH/NADP ratio, suggesting the existence of an isobutanol tolerance mechanism that requires NADPH metabolism. We showed for the first time that yeast metallothionein contributes to NO tolerance. Furthermore, through screening, we succeeded in obtaining strains that showed remarkably high NO resistance and identified a novel NO resistance factor.

Free Research Field

微生物科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

PPP欠損株はラジカル分子に対して感受性を示すと考えられたが、酵母は細胞内NADPH/NADP比の低下に伴いストレス応答機構が活性化されることを示した。酵母において、次世代のバイオジェット燃料として期待されるイソブタノールのストレス作用機序が近年明らかにされた。本研究によってNADPHを必要とするイソブタノール耐性機構の存在が新たに示され、本成果は酵母を用いたバイオ燃料生産へ貢献することが期待される。また本研究を通して酵母において複数の新たなNO耐性機構を明らかにできた。これらの研究成果は今後、病原性真菌における宿主感染後のNO耐性機構の解明にも貢献することが期待される。