液胞ATPaseの摂動。イノシトール欠乏の新しい結果

Perturbation of the Vacuolar ATPase: A NOVEL CONSEQUENCE OF INOSITOL DEPLETION.

• Rania M Deranieh
• Yihui Shi
• Maureen Tarsio
• Yan Chen
• J Michael McCaffery
• Patricia M Kane
• Miriam L Greenberg

抄録

イノシトールの枯渇は細胞機能に大きな影響を与え、てんかんや双極性障害の治療薬の治療効果にも関与していると考えられています。これまでに、抗けいれん薬であるバルプロ酸（VPA）は、イノシトール生合成の第一段階であるミオ-イノシトール-3-リン酸合成酵素を阻害することにより、イノシトールを枯渇させることを明らかにしてきました。イノシトール枯渇が細胞に及ぼす影響を明らかにするために、我々は酵母のVPA感受性変異体の欠失コレクションをスクリーニングし、液胞選別と液胞ATPase（V-ATPase）の変異体を同定した。その結果，イノシトールの枯渇は液胞構造に影響を与え，V-ATPase活性とプロトンポンプ作用を低下させることが明らかになった．VPAはホスファチジルイノシトール3,5-ビスフォスフェート(PI3,5P2)の動態を低下させ、イノシトール欠損野生型細胞ではV-ATPaseのプロトン輸送を大幅に減少させた。このことから、イノシトール制限条件下でのV-ATPaseの機能低下は、PI3,5P2のホメオスタシスの変化に起因していることが示唆された。本研究は、イノシトール合成変異体の飢餓によるイノシトール枯渇やイノシトール枯渇薬VPAによるイノシトール枯渇がV-ATPaseのパータージュを引き起こすことを初めて明らかにしたものである。

Depletion of inositol has profound effects on cell function and has been implicated in the therapeutic effects of drugs used to treat epilepsy and bipolar disorder. We have previously shown that the anticonvulsant drug valproate (VPA) depletes inositol by inhibiting myo-inositol-3-phosphate synthase, the enzyme that catalyzes the first and rate-limiting step of inositol biosynthesis. To elucidate the cellular consequences of inositol depletion, we screened the yeast deletion collection for VPA-sensitive mutants and identified mutants in vacuolar sorting and the vacuolar ATPase (V-ATPase). Inositol depletion caused by starvation of ino1Δ cells perturbed the vacuolar structure and decreased V-ATPase activity and proton pumping in isolated vacuolar vesicles. VPA compromised the dynamics of phosphatidylinositol 3,5-bisphosphate (PI3,5P2) and greatly reduced V-ATPase proton transport in inositol-deprived wild-type cells. Osmotic stress, known to increase PI3,5P2 levels, did not restore PI3,5P2 homeostasis nor did it induce vacuolar fragmentation in VPA-treated cells, suggesting that perturbation of the V-ATPase is a consequence of altered PI3,5P2 homeostasis under inositol-limiting conditions. This study is the first to demonstrate that inositol depletion caused by starvation of an inositol synthesis mutant or by the inositol-depleting drug VPA leads to perturbation of the V-ATPase.

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