出芽酵母の呼吸から発酵への移行期における膜輸送体不活性化の機構とその意義

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出芽酵母における外界環境中へのグルコースの流入による呼吸から発酵への移行による1) 原形質膜ピルビン酸輸送体（Jen1）と2) ミトコンドリアピルビン酸輸送体（MPC）の分解制御機構（グルコース不活性化）の解明を目指した。また、3) Jen1変異体発現株を用いて、呼吸から発酵への移行時にJen1が存在すると細胞内でどのような障害が生じるのか、全遺伝子発現レベルの点から検証した。1) 本年度は、前年度に引き続きJen1のユビキチン化制御に関しての解析結果をまとめ、学術雑誌に投稿した。2) MPCの輸送活性を左右するMpc2とMpc3は106アミノ酸残基まで非常に配列が類似しているため、細胞はそれ以降のアミノ酸配列を識別し、これらを選択的に分解していると考えた。そこで、Mpc2とMpc3の107番目以降のC末端領域を交換した変異体を作製し、炭素源による分解制御が逆転するか検証した。その結果、作製した変異体はそれぞれの野生型と同じ分解制御を受けたことから、両者の1-106アミノ酸中のわずかな違いが炭素源依存的な分解に重要であることが示唆された。3) 野生株と比較して、グルコース不活性化を受けないJen1変異体発現株では、ピルビン酸培養後にグルコースを添加した際、生育の回復に遅延が認められた。そこで、この時の野生株とJen1変異体発現株間の全遺伝子の発現量の違いをRNA-seqを実施することで比較し、この遅延の原因の一端を明らかにしようと試みた。その結果、変異体発現株では、ピルビン酸のアセトアルデヒドへの変換の強化し、アセトアルデヒドをエタノールへの変換とは別に、酢酸へ変換する経路を強化していることが予想された。すなわち、Jen1が分解されないことによる細胞内へのピルビン酸の過剰な蓄積を解消しようと、本来必要のない代謝を活性化していることが生育の悪化の要因の一つであると考えられた。