アミノ酸トランスポーターSNAT2（SLC38A2）の発現および安定性に及ぼすナトリウムおよびアミノ酸基質の利用可能性の影響について

SNAT2（SLC38A2）システムAアミノ酸トランスポーターは、小型中性α-アミノ酸（AAS）のNa+結合細胞取り込みを媒介し、体液性および栄養の合図に応じて広く調節されています。SNAT2を介したAA取り込みがMTORC1の活性化にリンクされていることを考えると、そのような規制の基礎を理解することは重要です。たとえば、mRNA翻訳、脂質合成、オートファジーなど、多くの重要な細胞プロセスの主要なコントローラーであり、その調節不全は、肥満や2型糖尿病などの癌の発症に関係しています。細胞外AA離脱は、SNAT2遺伝子転写とSNAT2タンパク質の安定性の適応上方制御を誘導しますが、まだこの応答を開始する感覚メカニズムは、SNAT2とその基質間の相互作用が重要な役割を果たす可能性がありますが、この反応を開始するセンシングメカニズムのままです。ここでは、HELA細胞におけるSNAT2の適応調節に基質（AAおよびNa+）の可用性がどのように影響するかを調査しました。AA剥離はSNAT2遺伝子発現を誘導しますが、AA離脱期間中に細胞外Na+が除去された場合、この誘導は明らかではなかったことを示します。さらに、AA離脱に関連するSNAT2タンパク質の安定性の増加は、SNAT2 AA基質（N-メチルアミノイソ酪酸とグルタミン）の提供により選択的に抑制されることを示していますが、非副式ではありません。この安定化と基質誘導抑制は、SNAT2の細胞質N末端尾部（ユビキチン - プロテアソームシステムの推定標的であるリシル残基を含む）に大きく依存していました。適応規制を示すものではなく、SNAT2-5キメラトランスポーターの安定性の基質誘発性の変化を付与します。対照的に、N末端のリシル残基がアラニンに変異したSNAT2の発現により、輸送体が安定し、タンパク質の安定性の基質誘発性変化に敏感ではありませんでした。興味深いことに、Snat2タンパク質の安定性は、基質AAが存在するか存在していないかに関係なく、細胞外Na+がない場合に劇的に減少しました。我々の発見は、細胞外Na+（および潜在的にはSNAT2への結合）の存在が、SNAT2 AA占有率を感知するだけでなく、AA不十分な条件下で適応反応を開始するため、SNAT2タンパク質の安定性の基質誘導変化を可能にするために重要であることを示しています。。

The SNAT2 (SLC38A2) System A amino acid transporter mediates Na+-coupled cellular uptake of small neutral α-amino acids (AAs) and is extensively regulated in response to humoral and nutritional cues. Understanding the basis of such regulation is important given that AA uptake via SNAT2 has been linked to activation of mTORC1; a major controller of many important cellular processes including, for example, mRNA translation, lipid synthesis, and autophagy and whose dysregulation has been implicated in the development of cancer and conditions such as obesity and type 2 diabetes. Extracellular AA withdrawal induces an adaptive upregulation of SNAT2 gene transcription and SNAT2 protein stability but, as yet, the sensing mechanism(s) that initiate this response remain poorly understood although interactions between SNAT2 and its substrates may play a vital role. Herein, we have explored how changes in substrate (AA and Na+) availability impact upon the adaptive regulation of SNAT2 in HeLa cells. We show that while AA deprivation induces SNAT2 gene expression, this induction was not apparent if extracellular Na+ was removed during the AA withdrawal period. Furthermore, we show that the increase in SNAT2 protein stability associated with AA withdrawal is selectively repressed by provision of SNAT2 AA substrates (N-methylaminoisobutyric acid and glutamine), but not non-substrates. This stabilization and substrate-induced repression were critically dependent upon the cytoplasmic N-terminal tail of SNAT2 (containing lysyl residues which are putative targets of the ubiquitin-proteasome system), because "grafting" this tail onto SNAT5, a related SLC38 family member that does not exhibit adaptive regulation, confers substrate-induced changes in stability of the SNAT2-5 chimeric transporter. In contrast, expression of SNAT2 in which the N-terminal lysyl residues were mutated to alanine rendered the transporter stable and insensitive to substrate-induced changes in protein stability. Intriguingly, SNAT2 protein stability was dramatically reduced in the absence of extracellular Na+ irrespective of whether substrate AAs were present or absent. Our findings indicate that the presence of extracellular Na+ (and potentially its binding to SNAT2) may be crucial for not only sensing SNAT2 AA occupancy and consequently for initiating the adaptive response under AA insufficient conditions, but for enabling substrate-induced changes in SNAT2 protein stability.