動的ホスホプロテオミクスによって酵母のヌクレオチドおよびアミノ酸生合成のTORC1に依存した調節を明らかにする

Sci. Signal., 28 April 2015
Vol. 8, Issue 374, p. rs4
DOI: 10.1126/scisignal.2005768

Ana Paula Oliveira^1,*,†, Christina Ludwig^1,†, Mattia Zampieri¹, Hendrik Weisser¹, Ruedi Aebersold^1,2, and Uwe Sauer^1,*

¹ Department of Biology, Institute of Molecular Systems Biology, ETH Zurich, 8093 Zurich, Switzerland.
² Faculty of Science, University of Zurich, 8057 Zurich, Switzerland.

* Corresponding author. E-mail: oliveira@imsb.biol.ethz.ch (A.P.O.); sauer@ethz.ch (U.S.)

† These authors contributed equally to this work.

要約 重要な細胞制御機構としてのタンパク質リン酸化の詳細がホスホプロテオミクス研究によって解明されてきているが、特定のリン酸化イベントに機能を割り当てるのは依然として大きな課題である。TORC1（target of rapamycin complex 1、ラパマイシン標的複合体1）は、栄養状態の変化をリン酸化シグナル伝達イベントに変換して細胞の成長や増殖を変化させるキナーゼ含有タンパク質複合体である。TORC1シグナル伝達に栄養的および化学的に誘導される変化に応答したリン酸化の時系列を解明するため、および出芽酵母（Saccharomyces cerevisiae）においてこれまで知られていなかったキナーゼと基質の関係を同定するために、われわれは、窒素源をシフトさせてラパマイシン処理を行った後に、質量分析に基づく定量的ホスホプロテオミクス解析を行った。われわれは、少なくとも2つの実験的干渉で一貫して初期に起きたリン酸化イベントから、TORC1の直接基質、あるいはTORC1のキナーゼまたはホスホフェターゼの基質のうちの1つの直接基質として、51の近位標的候補と10の既知の近位標的を同定した。これらのホスホプロテオミクスデータを動的メタボロミクスデータと相関解析することによって、われわれは、ヌクレオチド代謝に関与するAmd1、アミノ酸代謝に関与するHom3、炭水化物貯蔵を仲介するTsl1というTORC1の3つの近位標的候補を含む12の酵素の代謝活性におけるリン酸化の機能的役割を推測した。最終的に、われわれはTORC1の基質であるSch9とAtg1をそれぞれAmd1とHom3をリン酸化するキナーゼ候補として同定した。

A. P. Oliveira, C. Ludwig, M. Zampieri, H. Weisser, R. Aebersold, and U. Sauer, Dynamic phosphoproteomics reveals TORC1-dependent regulation of yeast nucleotide and amino acid biosynthesis. Sci. Signal. 8, rs4 (2015).