TORC1シグナルはSir2を介して細胞質pHを制御している

TORC1 signaling regulates cytoplasmic pH through Sir2 in yeast.

• Mayur Nimbadas Devare
• Yeong Hyeock Kim
• Joohye Jung
• Woo Kyu Kang
• Ki-Sun Kwon
• Jeong-Yoon Kim

抄録

グルコースは、酵母におけるATP依存性プロトンポンプPma1の発現と複製寿命（RLS）を制御するNAD依存性タンパク質脱アセチル化酵素であるサイレント情報調節因子2（Sir2）のリン酸化を制御する。TORC1シグナル伝達は、細胞の成長と寿命の中心的な制御因子であり、窒素源だけでなくグルコースによっても制御されている。本研究では、TORC1シグナルがカゼインキナーゼ2(CK2)を介してSir2のリン酸化を制御し、酵母のPMA1発現と細胞質pHを制御していることを明らかにした。TOR1欠失またはラパマイシン処理によるTORC1シグナル伝達の阻害は、PMA1発現、pHcおよび液胞pHを低下させるが、一方で構成的に活性なGTR1(GTR1Q65L)を発現させることによるTORC1シグナル伝達の活性化は、逆の結果をもたらした。SIR2を欠失させた場合、あるいはSIR2のホスホ変異体を発現させた場合、TOR1Δ変異体ではPMA1の発現、pHc、液胞pHが上昇し、SIR2とTORC1シグナル伝達の機能的相互作用が示唆された。さらに、TOR1またはLAMMERキナーゼをコードするKNS1を欠失させると、Sir2のリン酸化レベルが低下し、TORC1シグナルがSir2のリン酸化を制御していることが示唆された。また、PMA1の発現制御には、プロテインホスファターゼ2A(PP2A)様ホスファターゼであるSit4とKns1がTORC1シグナル伝達に必要であり、TORC1シグナル伝達とサイクリックAMP(cAMP)/プロテインキナーゼA(PKA)経路がCK2に収束し、Sir2を介してPMA1の発現を制御していることが明らかになった。以上のことから、TORC1シグナルはCK2-Sir2軸を介してPMA1発現とpHcを制御しており、酵母ではcAMP/PKAシグナルによっても制御されていることが示唆された。

Glucose controls the phosphorylation of silent information regulator 2 (Sir2), a NAD -dependent protein deacetylase, which regulates the expression of the ATP-dependent proton pump Pma1 and replicative lifespan (RLS) in yeast. TORC1 signaling, which is a central regulator of cell growth and lifespan, is regulated by glucose as well as nitrogen sources. In this study, we demonstrate that TORC1 signaling controls Sir2 phosphorylation through casein kinase 2 (CK2) to regulate PMA1 expression and cytoplasmic pH (pHc) in yeast. Inhibition of TORC1 signaling by either TOR1 deletion or rapamycin treatment decreased PMA1 expression, pHc, and vacuolar pH, whereas activation of TORC1 signaling by expressing constitutively active GTR1 (GTR1Q65L) resulted in the opposite phenotypes. Deletion of SIR2 or expression of a phospho-mutant form of SIR2 increased PMA1 expression, pHc, and vacuolar pH in the tor1Δ mutant, suggesting a functional interaction between Sir2 and TORC1 signaling. Furthermore, deletion of TOR1 or KNS1 encoding a LAMMER kinase decreased the phosphorylation level of Sir2, suggesting that TORC1 signaling controls Sir2 phosphorylation. It was also found that Sit4, a protein phosphatase 2A (PP2A)-like phosphatase, and Kns1 are required for TORC1 signaling to regulate PMA1 expression and that TORC1 signaling and the cyclic AMP (cAMP)/protein kinase A (PKA) pathway converge on CK2 to regulate PMA1 expression through Sir2. Taken together, these findings suggest that TORC1 signaling regulates PMA1 expression and pHc through the CK2-Sir2 axis, which is also controlled by cAMP/PKA signaling in yeast.

© 2020 The Authors. Aging Cell published by the Anatomical Society and John Wiley & Sons Ltd.