果蠅在逆境反應中將核苷酸合成酶進行區隔化的分子機制探討

越來越多的證據顯示，代謝途徑的分區調節(subcellular compartment)對環境壓力和各種生理條件的反應至關重要。在嘌呤缺乏的環境下，嘌呤體組裝在嘌呤合成途徑中的多種酵素。胞嘧啶三磷酸合成酶（CTPsyn）在CTP產生的限速步驟中作用，這對DNA，RNA和磷脂質合成至關重要。CTPsyn在許多細胞類型和生物中形成保留的細胞線狀結構。然而，這些結構的調節和生物學功能尚未被完全了解。我們之前的發表證明，果蠅卵泡細胞中自然存在的CTPsyn線狀結構需要被泛素化，且是核內複製所必需的。實際上，泛素化對於由glutamine剝奪誘導的人癌細胞中所形成的CTPsyn線狀結構是必要的。我們最近的論文證明，組氨酸介導的甲基化，在人癌細胞中glutamine剝奪下形成線狀結構是至關重要的，且線狀結構的形成在舒緩營養壓力後藉由保留CTPsyn蛋白而獲得生長優勢。因此，轉譯後修飾在CTPsyn線狀結構形成和控制壓力反應中扮演著關鍵的角色。 為了解glutamine剝奪如何促進組氨酸流入以誘導線狀結構形成，我們使用APEX體內標記來鑑定涉及線狀結構組裝的組成物。我們發現中間纖維- cytokeratin作為CTPsyn線狀結構組裝的區室。此外，發現annexin A11和inosine monophosphate dehydrogenase (IMPDH2) 與CTPsyn線狀結構處於共同區域。在果蠅雌體飢餓也增進了生殖細胞中CTPsyn線狀結構的長度，表明CTPsyn線狀結構組裝受到了營養壓力的調節。此外，我們發現從嘌呤合成途徑中的酵素ade3和CTPsyn，在果蠅生殖細胞中一起形成線狀結構，表明這些區室可能在調節代謝中的關鍵作用。總之，我們證明了CTPsyn線狀結構是在不同生理條件下調節代謝的重要亞細胞區室。 由於營養供應和生育能力高度相關，我們應用果蠅卵系統通過酵素的區域化來了解核苷酸合成在飢餓中的反應。我們在此提出三個主要目標。 I. 在果蠅生殖細胞中，鑑定在飢餓期間位於CTP合成酶線狀結構區室中的蛋白質。II. 揭示果蠅生殖細胞中CTP合成酶區室形成的調節作用。III. 研究CTPsyn區室化對飢餓期間果蠅生殖細胞代謝的影響。

系統編號:PA10901-0556
原計畫編號:MOST108-2311-B182-004-MY3