出芽酵母におけるエネルギー代謝リズムとストレス耐性の同調機構の解析

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13680710
• 研究機関: 山梨医科大学
• 研究代表者: 三井 和浩 山梨大学, 医学部, 助教授 (20174063)
• キーワード: 出芽酵母 / エネルギー代謝 / ストレス耐性 / リズム / GAPPH / ユビキチン / プロテアソーム

研究概要

出芽酵母の連続培養時にみられるエネルギー代謝のリズムと同調して熱耐性のリズムが振動することを見いだした。同調が起こる機構を調べた結果、リズムに同調した主なヒートショックタンパク質レベルの変動は無く、またHSEの制御下に置いたβ-ガラクトシダーゼレポーター遺伝子の発現も変化が見られなかった。一方トレハロースレベルが熱耐性のリズムと同調して変化していた。GTS1欠損株ではトレハロースレベルの振動が消失することから、熱耐性の振動はヒートショックタンパク質ではなくトレハロースレベルの変動によって引き起こされるものと考えられた。(Uno, T et al. Chrobiol.Int)
エネルギー代謝振動の形成へのGTS1遺伝子の関与を検討した。酵母Two-Hybrid法により、GTS1遺伝子産物(Gts1p)はグリセルアルデヒド3リン酸脱水素酵素(GAPDH)と細胞内でそのZnフィンガー領域と二量体形成領域とで結合することを見いだした。酵母には3種のGAPDH遺伝子があるが、TDH1mRNAエネルギー代謝リズムの変動に関与していた。このことからGts1pはTDH1遺伝子産物と相互作用しエネルギー代謝のリズムを生み出すことを示唆した。(Liu, W et al.Eur.J.Biochem)
Gts1蛋白質レベルの変動はGTS1mRNAの変動とほぼ逆位相で振動する。Gls1蛋白質に存在するN-degronとUBAドメインの2つの領域に変異を加え、蛋白質レベルがどのように変化するかを調べた。その結果、いずれのmutantにおいても、Gls1蛋白質レベルの振動は消失し・連続培養におけるエネルギー代謝系のリズムは消失した。さらに、免疫沈降によりGts1蛋白質とユビキチンが結合すること、Two Hybrid法により互いに相互作用があることからGls1蛋白質がユビキチン・プロテアソーム系により分解を受け、これがエネルギー代謝系のリズム形成に関わっているものと考えられた。(Saitoh, T et al.J.Biol.Chem.)

研究成果

• [文献書誌] Uno, T., Wang, J-Q., Mitsui, K., Umetani, K., Tamura, K., Tsurugi, K.: "Ultradian rhythm of trehalose levels coupled to heat resistance in continuous cultures of the yeast Saccharomyces cerevisiae"Chronobiology International. 19(2). 361-375 (2002)
• [文献書誌] Liu, W-D., Wang, J-Q., Mitsui, K., Shen, H., Tsurugi, K.: "Interaction of the GTS1 gene product with glyceraldehydes-3-phosphate dehydrogenase 1 required for the maintenance of the metabolic oscillations of the yeast Saccharomyces cerevisiae"Eur.J.Biochem. 269. 3560-3569 (2002)
• [文献書誌] Saito, T., Mitsui, K., Hamada, Y., Tsurugi, K: "Regulation of the Gts1p Level by the ubiquitination system to maintain metabolic oscillations in the continuous culture of Yeast"J.Biol.Chem.. 227(37). 33624-33631 (2002)