AKT SER/THRキナーゼは、哺乳類細胞のアミノ酸飢ationに応答してV- ATPase依存性リソソーム酸性化を増加させます

液胞H+-ATPase（V-ATPase）は、細胞の恒常性に不可欠なATP依存性プロトンポンプです。V-ATPase活性は、その成分V1およびV0ドメインからの酵素の調節されたアセンブリによって制御されます。私たちは以前、アミノ酸の飢vが哺乳類のリソソームのV-ATPaseアセンブリと活性を急速に増加させることを報告しましたが、この効果を制御するシグナル伝達経路は不明です。細胞の代謝を制御するために重要な経路の阻害剤の検査では、cAMP依存性プロテインキナーゼ（PKA）阻害剤H89がリソソームV-ATPase活性を増加させ、飢starのさらなる変化をブロックすることがわかりました。AMP活性化プロテインキナーゼ（AMPK）阻害剤ドルソモルフィンは、リソソームV-ATPase活性を低下させ、飢starの増加もブロックしました。しかし、CRISPRを介した遺伝子編集により、PKAとAMPKはリソソームV-ATPase活性の飢ation依存性の増加に必要ではないことが明らかになり、H89とドルソモルフィンは他の細胞標的を介してV-ATPase活性を修正することを示しています。次に、AKT SER/THRキナーゼ（AKT）阻害剤MK2206が、基底活性を変えることなく、リソソームV-ATPase活性の飢vation依存性の増加をブロックすることを発見しました。Akt1またはAkt3の発現は、Akt2ではなく、マウス線維芽細胞のアミノ酸飢vationに応答してリソソームV-ATPase活性の増加に必要でした。最後に、AKT1のみを発現するHEK293T細胞は飢starに正常に反応しましたが、AKT2のみを発現する細胞は、飢ation時にV-ATPase活性とアセンブリの大幅な増加を示しました。これらの結果は、アミノ酸の可用性の変化に対するリソソームV-ATPase活性の迅速な反応を制御するためにAktが必要であり、この反応は特定のAktアイソフォームに依存することを示しています。

The vacuolar H+-ATPase (V-ATPase) is an ATP-dependent proton pump that is essential for cellular homeostasis. V-ATPase activity is controlled by the regulated assembly of the enzyme from its component V1 and V0 domains. We previously reported that amino acid starvation rapidly increases V-ATPase assembly and activity in mammalian lysosomes, but the signaling pathways controlling this effect are unknown. In testing inhibitors of pathways important for controlling cellular metabolism, we found here that the cAMP-dependent protein kinase (PKA) inhibitor H89 increases lysosomal V-ATPase activity and blocks any further change upon starvation. The AMP-activated protein kinase (AMPK) inhibitor dorsomorphin decreased lysosomal V-ATPase activity and also blocked any increase upon starvation. However, CRISPR-mediated gene editing revealed that PKA and AMPK are not required for the starvation-dependent increase in lysosomal V-ATPase activity, indicating that H89 and dorsomorphin modify V-ATPase activity through other cellular targets. We next found that the AKT Ser/Thr kinase (AKT) inhibitor MK2206 blocks the starvation-dependent increase in lysosomal V-ATPase activity without altering basal activity. Expression of AKT1 or AKT3, but not AKT2, was required for increased lysosomal V-ATPase activity in response to amino acid starvation in mouse fibroblasts. Finally, HEK293T cells expressing only AKT1 responded normally to starvation, whereas cells expressing only AKT2 displayed a significantly reduced increase in V-ATPase activity and assembly upon starvation. These results show that AKT is required for controlling the rapid response of lysosomal V-ATPase activity to changes in amino acid availability and that this response depends on specific AKT isoforms.