Saccharomyces cerevisiaeにおけるエルゴステロール生合成の調節

エルゴステロールは、膜関連タンパク質の流動性、透過性、活性を決定する真菌細胞膜の重要な成分です。エルゴステロール生合成は、多くの酵素の関与を伴う複雑で高度なエネルギーを消費する経路です。ステロール生合成の欠陥は、細胞の増殖とストレスへの適応を制限する多面欠陥を引き起こします。これにより、真菌のエルゴステロールレベルは、特定の代謝産物（ステロール、酸素、鉄など）の生物学的利用能と環境条件によって密接に制御されます。エルゴステロール合成の調節は、転写発現、酵素のフィードバック阻害、およびその細胞内局在の変化を含む重複メカニズムによって達成されます。出芽酵母Saccharomyces cerevisiaeでは、ステロール調節要素（SRE）結合タンパク質UPC2およびECM22、ヘム結合タンパク質HAP1およびリプレッサー因子ROX1およびMOT3がエルゴステロール生合成（ERG）遺伝子発現を調整します。ここでは、S。cerevisiaeのステロール生合成、輸送、解毒システム、およびステロール枯渇、低酸素、高浸透圧ストレス、鉄欠乏に対する適応反応を要約します。多数のERG遺伝子と異なる環境シグナルと経路の間のクロストークのため、エルゴステロール調節の多くの側面はまだ不明です。ステロール代謝とその規制の研究は、抗真菌治療、および食品および製薬産業における幅広い用途のために非常に関連性があります。

Ergosterol is an essential component of fungal cell membranes that determines the fluidity, permeability and activity of membrane-associated proteins. Ergosterol biosynthesis is a complex and highly energy-consuming pathway that involves the participation of many enzymes. Deficiencies in sterol biosynthesis cause pleiotropic defects that limit cellular proliferation and adaptation to stress. Thereby, fungal ergosterol levels are tightly controlled by the bioavailability of particular metabolites (e.g., sterols, oxygen and iron) and environmental conditions. The regulation of ergosterol synthesis is achieved by overlapping mechanisms that include transcriptional expression, feedback inhibition of enzymes and changes in their subcellular localization. In the budding yeast Saccharomyces cerevisiae, the sterol regulatory element (SRE)-binding proteins Upc2 and Ecm22, the heme-binding protein Hap1 and the repressor factors Rox1 and Mot3 coordinate ergosterol biosynthesis (ERG) gene expression. Here, we summarize the sterol biosynthesis, transport and detoxification systems of S. cerevisiae, as well as its adaptive response to sterol depletion, low oxygen, hyperosmotic stress and iron deficiency. Because of the large number of ERG genes and the crosstalk between different environmental signals and pathways, many aspects of ergosterol regulation are still unknown. The study of sterol metabolism and its regulation is highly relevant due to its wide applications in antifungal treatments, as well as in food and pharmaceutical industries.