The major regulator of cell growth, TORC1, mediates the stress response through conserved LAMMER kinases. In humans, these proteins play significant roles in the treatment of cancer and metabolic disorders. Human LAMMER kinases are well understood, but Kns1, a member of the LAMMER kinases in the yeast S. cerevisiae, is not yet well characterised in terms of its functions and regulation. Kns1 has ...
Zusammenfassung (Englisch)
The major regulator of cell growth, TORC1, mediates the stress response through conserved LAMMER kinases. In humans, these proteins play significant roles in the treatment of cancer and metabolic disorders. Human LAMMER kinases are well understood, but Kns1, a member of the LAMMER kinases in the yeast S. cerevisiae, is not yet well characterised in terms of its functions and regulation. Kns1 has the potential for various functions under unfavourable conditions, and its structure has not been resolved. An in vivo study confirmed that Kns1, a negative effector kinase of TORC1, directly phosphorylates Rpc53, a regulatory subunit of RNA polymerase III, under TORC1-inhibited conditions. Hyperphosphorylation of Rpc53 inhibits RNA polymerase III reinitiation, thereby reducing its activity.
This study investigated the regulation of Kns1 and its role in stress response. To gain a deeper understanding of its role, we examined the properties of the Kns1 protein. We employed various non-preferential carbon sources and mutants that replicated diminished global translation initiation, inhibited glycolytic flux, or blocked TORC1 activity to investigate the consequences on Kns1. The research unveils that Kns1 protein levels increase under stress, and elevated Rpc53 phosphorylation suggests a direct effect on RNA polymerase III activity. This study proposes that Kns1 protein levels rise due to the integrated stress response and altered carbon source availability, suggesting a novel regulation for Kns1-facilitated RNA polymerase III inhibition under
unfavourable conditions.
The regulation of Kns1 is intricate and occurs rapidly under changing conditions. RNA sequencing data from prior studies have indicated increased mRNA levels in the presence of reduced global translation initiation, and preliminary findings from the current study suggest a similar trend for non-optimal carbon sources. The precise mechanism underlying the differential transcription remains unclear, but KNS1 transcription is likely regulated by stress-dependent transcription factors and could include a carbon source-responsive element (CSRE). An increase in translation under non-optimal conditions, similar to Gcn4, is also possible. This study suggests that Kns1
is an unstable protein under favourable conditions but becomes slightly stabilised under stress response, supposedly due to an increase in autophosphorylation.
Overall, this study uncovered a new physiological role for Kns1 in the nutrient stress response, which is likely activated through increased transcription, changes in protein localisation, and stabilisation by autophosphorylation.
Übersetzung der Zusammenfassung (Deutsch)
Der Schlüsselregulator des Zellwachstums, TORC1, ist verantwortlich für die Stressantwort und vermittelt diese durch die konservierten LAMMER Kinasen. Diese Kinasen spielen beim Menschen eine bedeutende Rolle als Ziel für potenzielle Behandlungen von Krebs und Stoffwechselstörungen. Während die humanen LAMMER Kinasen ausführlich untersucht wurden, sind Funktion und Regulation der S. cerevisiae ...
Übersetzung der Zusammenfassung (Deutsch)
Der Schlüsselregulator des Zellwachstums, TORC1, ist verantwortlich für die Stressantwort und vermittelt diese durch die konservierten LAMMER Kinasen. Diese Kinasen spielen beim Menschen eine bedeutende Rolle als Ziel für potenzielle Behandlungen von Krebs und Stoffwechselstörungen. Während die humanen LAMMER Kinasen ausführlich untersucht wurden, sind Funktion und Regulation der S. cerevisiae Kinase Kns1 noch nicht umfassend charakterisiert. Kns1 hat das Potenzial, unter ungünstigen Bedingungen verschiedene Funktionen zu übernehmen, und seine Struktur wurde bisher nicht aufgeklärt. Eine in vivo Studie bestätigte Kns1 als negativen Effektor von TORC1, und zeigte, dass Kns1 unter TORC1-inhibierten Bedingungen Rpc53, eine regulatorische Untereinheit der RNA Polymerase III, direkt phosphoryliert. Die Hyperphosphorylierung von Rpc53 hemmt die Reinitiation der RNA Polymerase III und reduziert somit ihre Aktivität.
Diese Arbeit untersucht die Regulation von Kns1 und dessen Rolle in der Stressantwort. Um ein tieferes Verständnis seiner Funktion zu erlangen, wurden die Proteineigenschaften von Kns1 analysiert. Verschiedene nicht bevorzugte Kohlenstoffquellen und Mutanten, die eine verminderte globale Translationsinitiation, einen gehemmten glykolytischen Fluss oder eine inhibierte TORC1 Aktivität nachahmen, wurden verwendet, um die Auswirkungen auf Kns1 zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Kns1 Proteinmenge unter Stressbedingungen signifikant ansteigt. Die erhöhte Rpc53 Phosphorylierung weist außerdem auf eine direkte Beeinflussung der RNA Polymerase III Aktivität hin. Die Studie legt nahe, dass die Kns1 Proteinmengen aufgrund der „integrated stress response“ und veränderter Kohlenstoffquellenverfügbarkeit ansteigen, was auf eine neue Regulation von Kns1 in der Inhibition der RNA Polymerase III unter ungünstigen Bedingungen hinweist.
Die Regulation von Kns1 ist komplex und erfolgt schnell als Reaktion auf sich ändernde Bedingungen. RNA-Sequenzierungsdaten aus vorherigen Studien deuteten auf erhöhte mRNA-Level bei reduzierter globaler Translationsinitiation hin, und vorläufige Ergebnisse der aktuellen Studie zeigen einen ähnlichen Trend für nicht optimale Kohlenstoffquellen. Der genaue Mechanismus der spezifischen Transkription bleibt unklar, jedoch könnte die Transkription von KNS1 durch stressabhängige Transkriptionsfaktoren oder durch ein kohlenstoffabhängiges Element („CSRE“) reguliert werden. Eine Zunahme der Translation unter nicht optimalen Bedingungen, ähnlich wie bei Gcn4, ist ebenfalls möglich. Die Studie legt nahe, dass Kns1 unter günstigen Bedingungen ein instabiles Protein ist, aber während der Stressantwort, vermutlich durch erhöhte Autophosphorylierung, stabilisiert wird.
Insgesamt deutet die Studie auf eine neue physiologische Rolle für Kns1 in der Nährstoffstressantwort hin, die wahrscheinlich durch erhöhte Transkription, Änderungen in der Lokalisierung des Proteins und Stabilisierung durch Autophosphorylierung aktiviert wird.
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