酵母の栄養輸送体の飢startoftectictectictectictectictectictectictectictectective膜ドメインへの立体構造依存性分配

真核生物原形質膜は、特定の脂質とタンパク質に濃縮されたドメインに区画化されています。ただし、分子塩基とこの分配の生物学的役割の理解は不完全なままです。酵母で最もよく研究されているドメインは、アルギニン透過性CAN1（MCC）を含む膜区画であり、後に追加のトランスポーターをクラスターすることがわかりました。MCCSは、血漿膜の静的で溝のような侵入に対応し、スフィンゴ脂質と膜ストレスの感覚におけるラパマイシン複合体2（TORC2）の標的（TORC2）の上流の調節因子を含む「エソソーム」という名前の皮質構造に関連しています。ただし、MCCSで優先的に分離するCan1およびその他の栄養輸送体がどのように、そしてその他の栄養素輸送体が不明のままです。この研究では、MCCSにおけるCAN1のクラスタリングがその立体構造によって決定され、適切なスフィンゴ脂質生合成が必要であり、そのユビキチン依存性エンドサイトーシスを制御することを報告します。基質を含まない外向きの立体構造では、CAN1は、複雑なスフィンゴ脂質の持続的な生合成に依存する方法でMCCに蓄積します。内向的な立体構造へのアルギニン輸送誘発シフトは、その細胞表面散逸を促進し、エンドサイトーシスを引き起こすユビキチン化機械にアクセスしやすくします。さらに、MCCの数とサイズが増加する飢vation条件下では、これがバードメインを含むLSP1エソソーム成分に依存していることを示しています。MCCSのこの拡大は、TORC1阻害時のオートファジーと並行して発生するバルクエンドサイトーシスからの栄養輸送体の保護を提供します。私たちの研究は、膜ドメインへのタンパク質分配の重要な役割として、エンドサイトーシスからの栄養調節された保護を明らかにしています。

The eukaryotic plasma membrane is compartmentalized into domains enriched in specific lipids and proteins. However, our understanding of the molecular bases and biological roles of this partitioning remains incomplete. The best-studied domain in yeast is the membrane compartment containing the arginine permease Can1 (MCC) and later found to cluster additional transporters. MCCs correspond to static, furrow-like invaginations of the plasma membrane and associate with subcortical structures named "eisosomes" that include upstream regulators of the target of rapamycin complex 2 (TORC2) in the sensing of sphingolipids and membrane stress. However, how and why Can1 and other nutrient transporters preferentially segregate in MCCs remains unknown. In this study we report that the clustering of Can1 in MCCs is dictated by its conformation, requires proper sphingolipid biosynthesis, and controls its ubiquitin-dependent endocytosis. In the substrate-free outward-open conformation, Can1 accumulates in MCCs in a manner dependent on sustained biogenesis of complex sphingolipids. An arginine transport-elicited shift to an inward-facing conformation promotes its cell-surface dissipation and makes it accessible to the ubiquitylation machinery triggering its endocytosis. We further show that under starvation conditions MCCs increase in number and size, this being dependent on the BAR domain-containing Lsp1 eisosome component. This expansion of MCCs provides protection for nutrient transporters from bulk endocytosis occurring in parallel with autophagy upon TORC1 inhibition. Our study reveals nutrient-regulated protection from endocytosis as an important role for protein partitioning into membrane domains.