ZERO WORLD RESEARCHアミノ酸・有機酸の学術文献データベース

Mitochondrial β-carbonic anhydrase is a conserved metabolic rheostat for branched-chain amino acid catabolism and metabolic flexibility.

ミトコンドリアβ型炭酸脱水酵素は分岐鎖アミノ酸異化と代謝柔軟性の保存された代謝レオスタットである (機械翻訳の邦題)

The New phytologist2026Sharma N, Sharkey TD, Brandizzi F
研究デザインその他の原著論文
対象未確定

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研究デザイン
その他の原著論文
対象
未確定
出版年
2026
出典
doi.org
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表示あり
出版状態
有効な記録
状態確認日
2026/08/17
収集日
2026/08/03
鮮度
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確認段階
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公開

日本語要約(機械生成)

炭酸脱水酵素(CA)はCO2の可逆的水和を触媒する普遍的な金属酵素であるが、ミトコンドリアβCAの役割は不明であった。本研究では、シロイヌナズナにおいてミトコンドリアβCAであるβCA6が、炭素飢餓時の分岐鎖アミノ酸(BCAA)異化と代謝柔軟性の鍵となる調節因子であることを同定した。βCA6の欠失は、長期暗所に対する過敏性を引き起こし、クロロフィル分解の促進、早期老化、BCAA分解の障害、炭素・窒素リモビライゼーションの破綻を特徴とした。トランスクリプトームおよび代謝プロファイリングにより、BCAA異化酵素の発現上昇、BCAA蓄積、グルタミン酸レベルの低下が明らかになり、炭素・窒素リモビライゼーションの欠陥が示された。βca6機能喪失変異体は外因性BCAAに対して顕著な過敏性を示し、βCA6がBCAA恒常性に中心的役割を果たすことが示された。これらの発見は、暗所ストレス下でのエネルギー恒常性維持におけるミトコンドリアCAの未知の機能を明らかにし、真核生物がコア代謝経路と環境適応を統合する広く関連するメカニズムを示唆する。

この要約は公開抄録のみを根拠にAIが機械的に生成したものです。正確な内容は原文を確認してください。

抄録

Carbonic anhydrases (CAs) are ubiquitous metalloenzymes that catalyze the reversible hydration of CO2, enabling fundamental processes in organisms across all domains of life. Among all CAs, the role of mitochondrial βCA remains poorly understood. Here, we identify a mitochondrial βCA, βCA6, as a key regulator of branched-chain amino acid (BCAA) catabolism and metabolic flexibility during carbon starvation in Arabidopsis thaliana. Loss of βCA6 triggers hypersensitivity to prolonged darkness, marked by accelerated Chl degradation, early senescence, impaired BCAA degradation, and disrupted carbon-nitrogen remobilization. Transcriptomic and metabolic profiling revealed elevated expression of BCAA catabolic enzymes, as well as BCAA accumulation and reduced glutamate levels, indicating defective carbon-nitrogen remobilization. βca6 loss-of-function mutants exhibited a striking hypersensitivity to exogenous BCAAs, supporting a central role of βCA6 in BCAA homeostasis. These findings uncover a previously unrecognized function for mitochondrial CA in maintaining energy balance under dark stress. Given the evolutionary conservation of mitochondria and BCAA metabolism, our work highlights a broadly relevant mechanism by which eukaryotes integrate core metabolic pathways with environmental adaptation.

MeSH

Amino Acids, Branched-ChainArabidopsisArabidopsis ProteinsCarbonCarbonic AnhydrasesDarknessGene Expression Regulation, PlantHomeostasisMitochondriaMutationNitrogenPlant Senescence

DOI 10.1111/nph.71056

PMID 41834004

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