リン酸活性化グルタミナーゼ（GLS2）、グルタミン代謝および反応性酸素種のp53誘導性調節因子である

グルタミンからグルタミン酸への変換における重要な酵素であるP53標的遺伝子、リン酸活動ミトコンドリアグルタミナーゼ（GLS2）を特定し、それによってグルタチオン（GSH）合成とエネルギー生産の調節因子を同定しました。GLS2発現は、P53依存的にDNA損傷または酸化ストレスに応答して誘導され、P53はGLS2プロモーターと関連しています。GLS2の上昇は、グルタミン代謝を促進し、細胞内反応性酸素種（ROS）レベルを低下させ、正常細胞とストレス細胞の両方で8-OH-DG含有量の測定によって決定されるDNA酸化の全体的な減少をもたらします。さらに、GLS2またはp53のいずれかのsiRNAのダウンレギュレーションは、GSH依存性抗酸化システムを損ない、細胞内ROSレベルを増加させます。GLS2ノックダウン後の高いROSレベルは、p53誘発細胞死の刺激とも一致します。細胞内ROSレベルのGLS2制御とアポトーシス反応は、細胞がゲノム損傷の蓄積から細胞を保護する能力を促進し、軽度で修復可能な遺伝毒性ストレスの後に細胞が生存できるようにすることを提案します。実際、GLS2の過剰発現は、腫瘍細胞の成長とコロニー形成を減少させます。さらに、正常な組織と比較して、肝臓腫瘍ではGLS2の発現が減少します。したがって、我々の結果は、p53腫瘍抑制機能に寄与する可能性のあるグルタミン代謝、エネルギー、およびROS恒常性をリンクするp53のユニークな代謝役割の証拠を提供します。

We identified a p53 target gene, phosphate-activated mitochondrial glutaminase (GLS2), a key enzyme in conversion of glutamine to glutamate, and thereby a regulator of glutathione (GSH) synthesis and energy production. GLS2 expression is induced in response to DNA damage or oxidative stress in a p53-dependent manner, and p53 associates with the GLS2 promoter. Elevated GLS2 facilitates glutamine metabolism and lowers intracellular reactive oxygen species (ROS) levels, resulting in an overall decrease in DNA oxidation as determined by measurement of 8-OH-dG content in both normal and stressed cells. Further, siRNA down-regulation of either GLS2 or p53 compromises the GSH-dependent antioxidant system and increases intracellular ROS levels. High ROS levels following GLS2 knockdown also coincide with stimulation of p53-induced cell death. We propose that GLS2 control of intracellular ROS levels and the apoptotic response facilitates the ability of p53 to protect cells from accumulation of genomic damage and allows cells to survive after mild and repairable genotoxic stress. Indeed, overexpression of GLS2 reduces the growth of tumor cells and colony formation. Further, compared with normal tissue, GLS2 expression is reduced in liver tumors. Thus, our results provide evidence for a unique metabolic role for p53, linking glutamine metabolism, energy, and ROS homeostasis, which may contribute to p53 tumor suppressor function.