熱耐性メチロトロフィクス酵母ハンサヌラポリモルファにおける新規システイン中心硫黄代謝経路

酵母および糸状菌では、硫化物をo-アセチルホモセリンのいずれかで凝縮してホモシステイン、メチオニンの前駆体、またはオオセチルセリンを生成してシステインを直接生成することができます。結果として生じるホモシステインとシステインは、トランス硫化経路を介して相互に融合できます。ここでは、熱耐性メチロトロフィック酵母ハンセンラポリモルファの硫黄代謝経路を体系的に分析しました。非常に興味深いことに、H。polymorphaの詳細な硫黄代謝経路は、ゲノム配列の組み合わせ分析と系統的遺伝子欠失実験による検証に基づいて再構築され、このYeastの無機硫黄からのホモシステインのDe novo合成が存在しないことが明らかになりました。したがって、硫化物由来のシステインの直接的な生合成は、さらに硫黄アミノ酸のみがトランス硫酸経路の両方の方向に存在するにもかかわらず、H。polymorphaの無機硫黄の硫黄アミノ酸を合成する唯一の経路ですが、他の硫黄アミノ酸はありませんでした。硫黄遺伝子のサブセットの発現を抑制し、Hの制御におけるその中心的かつ排他的な役割を示唆しています。ポリモルファ硫黄代謝。35S-Cysは、H。polymorphaの35S-Metよりもグルタチオンなどの細胞内硫黄化合物により効率的に組み込まれ、システイン中心の硫黄経路をさらにサポートしました。これは、H。polymorpha硫黄代謝経路の新しい特徴に関する最初の報告であり、他の酵母や糸状真菌種のものとは著しく異なります。

In yeast and filamentous fungi, sulfide can be condensed either with O-acetylhomoserine to generate homocysteine, the precursor of methionine, or with O-acetylserine to directly generate cysteine. The resulting homocysteine and cysteine can be interconverted through transsulfuration pathway. Here, we systematically analyzed the sulfur metabolic pathway of the thermotolerant methylotrophic yeast Hansenula polymorpha, which has attracted much attention as an industrial yeast strain for various biotechnological applications. Quite interestingly, the detailed sulfur metabolic pathway of H. polymorpha, which was reconstructed based on combined analyses of the genome sequences and validation by systematic gene deletion experiments, revealed the absence of de novo synthesis of homocysteine from inorganic sulfur in this yeast. Thus, the direct biosynthesis of cysteine from sulfide is the only pathway of synthesizing sulfur amino acids from inorganic sulfur in H. polymorpha, despite the presence of both directions of transsulfuration pathway Moreover, only cysteine, but no other sulfur amino acid, was able to repress the expression of a subset of sulfur genes, suggesting its central and exclusive role in the control of H. polymorpha sulfur metabolism. 35S-Cys was more efficiently incorporated into intracellular sulfur compounds such as glutathione than 35S-Met in H. polymorpha, further supporting the cysteine-centered sulfur pathway. This is the first report on the novel features of H. polymorpha sulfur metabolic pathway, which are noticeably distinct from those of other yeast and filamentous fungal species.