Chemical genetics for understanding serine metabolism

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K19067
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 38:Agricultural chemistry and related fields
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Nishimura Shinichi 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 講師 (30415260)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2023-03-31
• Keywords: アミノ酸 / セリン / 化学遺伝学 / 免疫抑制剤 / ケミカルバイオロジー

Outline of Final Research Achievements

We previously found that immunosuppressants, whose cellular target is FKBP12, inhibit the growth of the fission yeast in a medium supplemented with serine as a sole nitrogen source. The purpose of this research is to unveil the molecular mechanism of the action of immunosuppressants regarding the serine catabolism in the fission yeast. In this study we unveiled (1) FKBP12 inhibits catabolism of serine or threonine; (2) genetic screening suggested that threonine deaminase is the downstream factor of FKBP12; and (3) biochemical analyses showed that FKBP12 suppresses threonine deaminase. It is well known that threonine deaminase is inhibited by isoleucine, the end product of the biosynthetic pathway, which is called feedback regulation. This study unveiled that FKBP12 is a new factor that suppresses threonine deaminase.

Free Research Field

ケミカルバイオロジー

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

スレオニンデアミナーゼはスレオニンを基質として脱アミノ化を行い、生成したα-ケト酪酸はイソロイシンの原料として用いられる。本酵素は最終産物であるイソロイシンによりフィードバック阻害を受けることは古くから知られていたが、そのほかの抑制機構は知られていなかった。本研究ではスレオニンデアミナーゼが免疫抑制剤の細胞内標的でもあるFKBP12により抑制されることを世界で初めて明らかにしており、学術的に重要な結果が得られたと考えられる。