Mechano-sensing and stress responses in yeast cooperated by TORC1 and TORC2

生物は刻々と変化する外的環境―栄養状態、温度、pHや浸透圧など―を検知し、細胞内にシグナルを伝達する。圧力や重力といった力学的ストレスも細胞分化や筋肉の増強を促すが、それらのインプットを細胞内で処理するメカニズムの全容は未解明である。本研究では出芽酵母Saccharomyces cerevisiaeをモデルとし、メカノセンシング機構の解明を目指した。酵母細胞膜にはWsc1を始めとする5つのストレスセンサータンパク質Wsc1, Wsc2, Wsc3, Mid2およびMtl1が存在し、熱や細胞壁ストレスを下流のCell Wall Integrity（CWI）経路にシグナルを伝達する。それらタンパク質の各遺伝子欠損株を25 MPaで48時間培養したところ、wsc1株のみが高圧感受性を示した。よって、Wsc1が高圧環境への適応に重要である可能性が示唆された。細胞壁ストレスを検知したWsc1はクラスター化し、その細胞質末端にRom2がリクルートされ、Rho1を活性化する。活性化されたRho1は、そのシグナルをPkc1、Bck1 (MAPKKK) 、Mkk1/Mkk2 (MAPKK)、Slt2 (MAPK)へと伝達する。これらのタンパク質をコードする各遺伝子の破壊株もやはり高圧感受性を示した。よってCWI経路の活性化は高圧下における増殖に不可欠であるものと考えられる。Slt2が有する様々な機能のうち、グリセロールの排出を担うアクアグリセロポリンFps1に着目した。興味深いことに、野生株を25 MPaで1~5時間培養したところ、細胞の膨潤が観察された。この過程でSlt2キナーゼがFps1をリン酸化により活性化し、グリセロールを積極的に排出していることが見いだされた。すなわち、酵母は細胞内の浸透圧を低下させ、水の流入を防ぐことで高水圧環境への適応を果たすものと結論づけた。

生物は刻々と変化する外的環境―栄養状態、温度、pHや浸透圧など―を検知し、細胞内にシグナルを伝達する。圧力や重力といった力学的ストレスも細胞分化や筋肉の増強を促すが、それらのインプットを細胞内で処理するメカニズムの全容は未解明である。本研究では出芽酵母Saccharomyces cerevisiaeをモデルとし、メカノセンシング機構の解明を目指した。酵母細胞膜にはWsc1を始めとする5つのストレスセンサータンパク質Wsc1, Wsc2, Wsc3, Mid2およびMtl1が存在し、熱や細胞壁ストレスを下流のCell Wall Integrity（CWI）経路にシグナルを伝達する。それらタンパク質の各遺伝子欠損株を25 MPaで48時間培養したところ、wsc1株のみが高圧感受性を示した。よって、Wsc1が高圧環境への適応に重要である可能性が示唆された。細胞壁ストレスを検知したWsc1はクラスター化し、その細胞質末端にRom2がリクルートされ、Rho1を活性化する。活性化されたRho1は、そのシグナルをPkc1、Bck1 (MAPKKK) 、Mkk1/Mkk2 (MAPKK)、Slt2 (MAPK)へと伝達する。これらのタンパク質をコードする各遺伝子の破壊株もやはり高圧感受性を示した。よってCWI経路の活性化は高圧下における増殖に不可欠であるものと考えられる。Slt2が有する様々な機能のうち、グリセロールの排出を担うアクアグリセロポリンFps1に着目した。興味深いことに、野生株を25 MPaで1~5時間培養したところ、細胞の膨潤が観察された。この過程でSlt2キナーゼがFps1をリン酸化により活性化し、グリセロールを積極的に排出していることが見いだされた。すなわち、酵母は細胞内の浸透圧を低下させ、水の流入を防ぐことで高水圧環境への適応を果たすものと結論づけた。