プリン新規合成酵素PPATが細胞内顆粒を形成する仕組みとその生理的意義の解明

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プリンヌクレオチド（以下プリン）は広汎な活動に関与する重要な代謝産物である。環境中のプリン塩基が欠乏すると、細胞はプリン新規合成経路を活性化する。しかしプリン新規合成の制御機構は驚くほど未探査のままであった。予備実験から、プリン新規合成の律速酵素PPATがプリン塩基欠乏環境において、ラパマイシン標的タンパク質複合体１（TORC1）の作用により、細胞内顆粒を形成することで活性化し、プリン新規合成を促進することが示唆された。そこで本研究ではPPAT顆粒形成の分子機構の解明を目指す。令和4年度に実施した研究の成果は以下の通りである：（１）酵母細胞内PPAT顆粒の性状解析：顆粒の動態を詳細に経時観察した。環境中のプリン塩基が枯渇してから数分後には顆粒が形成され始め、約40分で個数がピークに達した。PPAT顆粒を持つ細胞をプリン塩基存在下に移すと10分以内に顆粒が消失した。また顆粒は1, 6-ヘキサンジオール処理により消失したため、PPAT顆粒は液体状の性質を持つことが示唆された。（２）PPAT顆粒形成に関わる遺伝子の同定：TORC1関連因子の遺伝子破壊株37株におけるPPATの顆粒形成効率を計測した。その結果、TORC1の下流でリボソーム生合成の促進に関与する転写因子Sfp1と脱リン酸化酵素Sit4の遺伝子破壊株において、顕著なPPAT顆粒形成効率の低下が確認された。またリボソーム生合成を薬剤により阻害したところ、PPAT顆粒形成が抑制された。（３）酵母細胞内代謝産物の質量分析による定量：環境中にプリン塩基が存在すると、PPAT顆粒形成は抑制される。従って環境のプリン塩基により量が変動する代謝産物によって顆粒形成が制御される可能性が示唆された。そこで代謝産物量を質量分析で解析したところ、環境中のプリン塩基の有無によって、細胞内含有量が数倍から数十倍変化する代謝産物が複数同定された。