釀酒酵母TOR-Sch9對Ras-cAMP信號通路的調(diào)控研究.pdf

1、葡萄糖可以誘導(dǎo)解除葡萄糖抑制的釀酒酵母細(xì)胞的cAMP水平迅速而短暫升高，并激活PKA，導(dǎo)致經(jīng)細(xì)胞由低PKA表型轉(zhuǎn)向高PKA表型，同時細(xì)胞進(jìn)入發(fā)酵生長。氮源、磷酸鹽也可以誘導(dǎo)解除氮源、磷酸鹽抑制的釀酒酵母細(xì)胞的生長，并使PKA調(diào)控的穩(wěn)定期特征迅速消失，細(xì)胞迅速由低PKA表型向高PKA表型轉(zhuǎn)變。氮源或磷酸鹽激活PKA下游靶標(biāo)需要葡萄糖的存在。同樣，葡萄糖激活PKA下游靶標(biāo)也需要氮源或磷酸鹽的存在。必然存在某個信號轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)收集來自各種不同營養(yǎng)

2、感知系統(tǒng)的信息并將其整合為一個通用的細(xì)胞響應(yīng)作用于PKA的下游靶標(biāo)。本研究將探討氮源通過何種機(jī)制調(diào)節(jié)葡萄糖誘導(dǎo)的cAMP信號。
　　 本研究發(fā)現(xiàn)氮源缺乏條件下葡萄糖誘導(dǎo)的cAMP信號消失，雷帕霉素處理后葡萄糖誘導(dǎo)的cAMP信號也消失，而表達(dá)具有雷帕霉素抗性的TORl-RR等位基因可以消除雷帕霉素對葡萄糖誘導(dǎo)的cAMP信號的影響。TOR為氮源和雷帕霉素的靶標(biāo)，雷帕霉素處理使細(xì)胞表現(xiàn)出類似氮源缺乏條件下的表型。這說明氮源通過TOR調(diào)

3、節(jié)葡萄糖誘導(dǎo)的cAMP信號。Sch9是TORCl的主要下游靶標(biāo)。缺失SCH9后葡萄糖誘導(dǎo)的cAMP信號消失，這說明氮源通過TOR-Sch9調(diào)節(jié)Ras-cAMP信號通路。
　　 本研究揭示了TOR-Sch9調(diào)控Ras-cAMP信號通路的機(jī)制。TOR和Sch9對PKA有抑制作用，雷帕霉素處理或缺失SCH9后PKA水平增高，較高PKA條件下Cdc25被PKA的催化亞基超磷酸化，被超磷酸化的Cdc25將從細(xì)胞膜上游離而分布于細(xì)胞質(zhì)中，進(jìn)

4、而拉開了與效應(yīng)物Ras-Cyrl的距離，并實現(xiàn)對Ras-cAMP信號通路的反饋抑制作用，從而使葡萄糖誘導(dǎo)的cAMP信號消失。
　　 本研究發(fā)現(xiàn)Sch9通過調(diào)節(jié)PKA的調(diào)節(jié)亞基和催化亞基的細(xì)胞定位實現(xiàn)對PKA的調(diào)節(jié)。缺失SCH9后PKA的調(diào)節(jié)亞基Bcyl向細(xì)胞核轉(zhuǎn)移，而催化亞基Tpkl、Tpk2和Tpk3向細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)移，這樣更多的催化亞基從調(diào)節(jié)亞基的抑制中解除出來成為有活性的催化亞基，PKA活性增高。本研究還表明Sch9對Bcyl的

5、磷酸化有調(diào)節(jié)作用，sch9△突變株中Bcyl的磷酸化明顯減弱。
　　 本研究表明Bcyl的細(xì)胞定位與碳源，氮源以及PKA水平有關(guān)。以葡萄糖為碳源時的對數(shù)期細(xì)胞中Bcyl主要定位在細(xì)胞核中，而穩(wěn)定期的細(xì)胞中或以非發(fā)酵碳源為碳源時Bcyl定位在細(xì)胞質(zhì)中的量增多。氮源通過Sch9調(diào)節(jié)Bcyl的定位。氮源缺乏條件下或缺失SCH9后Bcyl集中在細(xì)胞核中。Sch9通過Zdsl調(diào)節(jié)Bcyl的定位，且Sch9對Zdsl的磷酸化有調(diào)節(jié)作用。Bc

6、yl的定位還受Yakl、Riml5、Msn2和Msn4的調(diào)節(jié)。yakl△突變株、riml5△突變株和msn2△msn4△突變株中Bcyl主要定位在細(xì)胞核中。PKA水平較高時，Bcyl主要定位在細(xì)胞核中，PKA水平較低時，Bcyl定位在細(xì)胞質(zhì)中的量增多。
　　 本研究還發(fā)現(xiàn)Sch9對Yakl的定位有調(diào)節(jié)作用。在以葡萄糖為碳源的對數(shù)期野生型細(xì)胞中Yakl主要定位在細(xì)胞質(zhì)中，缺失SCH9后Yakl向細(xì)胞核轉(zhuǎn)移。定位在細(xì)胞核中的Yakl