高浸透圧センシングの分子機構解明

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H04761
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 舘林 和夫 東京大学, 医科学研究所, 准教授 (50272498)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 環境ストレス / 高浸透圧 / MAPキナーゼ経路 / シグナル伝達 / 酵母 / センサー

研究実績の概要

前年度までの研究により、高浸透圧適応において中心的な役割を持つ出芽酵母のHigh Osmolarity Glycerol (HOG)経路には、既知の膜タンパク質型浸透圧センサーに依存する高浸透圧感知機構に加え、依存しない感知機構の存在も示唆された。一般に、MAPKKKはMAPKKの活性化ループ内の２箇所の保存されたSer, Thr残基をリン酸化し、MAPKKを活性化することが知られている。今年度の研究により、Pbs2 MAPKKでは、自身の活性化ループ内のリン酸化部位であるSer514とThr518のうち、Ste11 MAPKKKによりThr518のみがリン酸化される一方、Ssk2/22 MAPKKKにより高浸透圧強度に応じてPbs2のSer514のみがモノリン酸化される、あるいはSer514、Thr518の両残基ともリン酸化されることが明らかになった。またモノリン酸化Pbs2がHog1 MAPKをリン酸化するには、高浸透圧が直接Pbs2のHog1リン酸化ステップに作用する（膜タンパク質型浸透圧センサーに依存しない高浸透圧感知）必要があることを明らかにした。さらにこの感知機構を介したHog1の活性制御が、非刺激時のHog1活性化の抑制、接合経路からHog1へのクロスローク抑制、より広範な高浸透圧強度に対するHog1応答性の実現に働くことで、環境ストレスに対する細胞の適切な応答を可能にすることを見出した。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Osmostress enhances activating phosphorylation of Hog1 MAP kinase by mono-phosphorylated Pbs2 MAP2K. (2020)
  • 著者名/発表者名: Tatebayashi K, Yamamoto K, Tomida T, Nishimura A, Takayama T, Oyama M, Kozuka-Hata H, Adachi-Akahane S, Tokunaga Y, Saito H.
  • 雑誌名: The EMBO Journal 巻: 39 ページ: e103444
  • DOI: 10.15252/embj.2019103444
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 複数の異なる浸透圧センサーを介した酵母の高浸透圧応答性MAPK経路の制御 (2019)
  • 著者名/発表者名: 舘林和夫
  • 学会等名: 第92回日本生化学会大会 シンポジウム「浸透圧ストレスシグナリングの最前線」
  • 招待講演
• [学会発表] 酵母の高浸透圧センシング機構と環境応答シグナルの制御 (2019)
  • 著者名/発表者名: 舘林和夫
  • 学会等名: 第11回トランスポーター研究会九州部会
  • 招待講演
• [学会発表] 高浸透圧がモノリン酸化Pbs2 MAPKキナーゼによるHog1 MAPキナーゼのリン酸化を促進することで、高浸透圧刺激特異的HOG経路活性化が保障される (2019)
  • 著者名/発表者名: 舘林和夫、山本勝良、尾山大明、秦裕子、冨田太一郎、徳永裕二、斎藤春雄
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [備考] 地球温暖化などがもたらす環境ストレス下で細胞が適切に応答する仕組み
  • URL: https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/ja/press/z0201_00105.html