The role of mitogen-activated protein (MAP) kinase cascades in integrating distinct upstream signals was studied in yeast. Mutants that were not able to activate PBS2 MAP kinase kinase (MAPKK; Pbs2p) at high osmolarity were characterized. Pbs2p was activated by two independent signals that emanated from distinct cell-surface osmosensors. Pbs2p was activated by MAP kinase kinase kinases (MAPKKKs) Ssk2p and Ssk22p that are under the control of the SLN1-SSK1 two-component osmosensor. Alternatively, Pbs2p was activated by a mechanism that involves the binding of its amino terminal proline-rich motif to the Src homology 3 (SH3) domain of a putative transmembrane osmosensor Sho1p.

Summary Three gibberellin (GA) receptor genes ( AtGID1a , AtGID1b and AtGID1c ), each an ortholog of the rice GA receptor gene ( OsGID1 ), were cloned from Arabidopsis, and the characteristics of their recombinant proteins were examined. The GA‐binding activities of the three recombinant proteins were confirmed by an in vitro assay. Biochemical analyses revealed similar ligand selectivity among the recombinants, and all recombinants showed higher affinity to GA 4 than to other GAs. AtGID1b was unique in its binding affinity to GA 4 and in its pH dependence when compared with the other two, by only showing binding in a narrow pH range (pH 6.4–7.5) with 10‐fold higher affinity (apparent K d for GA 4 = 3 × 10 −8 m ) than AtGID1a and AtGID1c. A two‐hybrid yeast system only showed in vivo interaction in the presence of GA 4 between each AtGID1 and the Arabidopsis DELLA proteins (AtDELLAs), negative regulators of GA signaling. For this interaction with AtDELLAs, AtGID1b required only one‐tenth of the amount of GA 4 that was necessary for interaction between the other AtGID1s and AtDELLAs, reflecting its lower K d value. AtDELLA boosted the GA‐binding activity of AtGID1 in vitro , which suggests the formation of a complex between AtDELLA and AtGID1–GA that binds AtGID1 to GA more tightly. The expression of each AtGID1 clone in the rice gid1‐1 mutant rescued the GA‐insensitive dwarf phenotype. These results demonstrate that all three AtGID1s functioned as GA receptors in Arabidopsis.

Abstract Global control for the synthesis of lipids constituting a bilayer of cell membranes is known to be with a small number of transcription factors called master transcriptional regulators, which target a wide range of genes encoding lipid metabolism enzymes and/or their regulators. Although master transcriptional regulators of glycerophospholipids and sterols have been identified in both yeast and mammals, this aspect of sphingolipid metabolism is not yet understood. In the present study, we identified the C2H2-type zinc finger transcription factor, Com2, as a master transcriptional regulator of sphingolipid metabolism in the budding yeast, Saccharomyces cerevisiae . The target of rapamycin complex 2 (TORC2)-activated protein kinase Ypk1 is known to regulate sphingolipid metabolism. Activated Ypk1 stimulates the activity of serine palmitoyl transferase (SPT), the first-step enzyme in sphingolipid biosynthesis, by phosphorylating and inhibiting Orm1/2, a negative regulator of SPT. This regulation of SPT activity is thought to be a major pathway in the regulation of sphingolipid metabolism. In the present study, we found that inhibition of sphingolipid synthesis upregulates the expression of Com2, which in turn leads to the concomitant expression of Ypk1. The upregulation of Ypk1 expression was found to be dependent on a putative Com2-binding site in the YPK1 promoter. Our results also suggested that Com2 senses intracellular sphingolipid levels through a pathway independent of TORC2-Ypk1-mediated sensing of sphingolipids. Our results revealed an additional layer of mechanistic regulation that allows cells to maintain appropriate levels of sphingolipid biosynthesis and to rapidly induce this process in response to environmental stresses. Significance Statement One of the major regulatory mechanisms involved in the control of lipid metabolism in bilayers of biological membranes is regulation at the transcriptional level by master transcriptional regulators that control the transcription of genes encoding lipid metabolism enzymes and/or their regulators. In the present study, we identified the C2H2-type zinc finger transcription factor Com2 as a master transcriptional regulator in sphingolipid metabolism. We found that Com2 regulates sphingolipid metabolism by transcriptionally controlling the expression of Ypk1, which regulates Orm1/2, a negative regulator of serine palmitoyl transferase, the first-step enzyme in sphingolipid biosynthesis, through phosphorylation. Our study revealed a new layer of regulation that allows the maintenance of an appropriate level of sphingolipid biosynthesis for a rapid response to environmental stresses.

Sake yeast strain Kyokai no. 7 (K7) and its Saccharomyces cerevisiae relatives carry a homozygous loss-of-function mutation in the RIM15 gene, which encodes a Greatwall-family protein kinase. Disruption of RIM15 in non-sake yeast strains leads to improved alcoholic fermentation, indicating that the defect in Rim15p is associated with the enhanced fermentation performance of sake yeast cells. In order to understand how Rim15p mediates fermentation control, we here focused on target-of-rapamycin protein kinase complex 1 (TORC1) and protein phosphatase 2A with the B55δ regulatory subunit (PP2AB55δ), complexes that are known to act upstream and downstream of Rim15p, respectively. Several lines of evidence, including our previous transcriptomic analysis data, suggested enhanced TORC1 signaling in sake yeast cells during sake fermentation. Fermentation tests of the TORC1-related mutants using a laboratory strain revealed that TORC1 signaling positively regulates the initial fermentation rate in a Rim15p-dependent manner. Deletion of the CDC55 gene encoding B55δ abolished the high fermentation performance of Rim15p-deficient laboratory yeast and sake yeast cells, indicating that PP2AB55δ mediates the fermentation control by TORC1 and Rim15p. The TORC1-Greatwall-PP2AB55δ pathway similarly affected the fermentation rate in the fission yeast Schizosaccharomyces pombe, strongly suggested that the evolutionarily conserved pathway governs alcoholic fermentation in yeasts. It is likely that elevated PP2AB55δ activity accounts for the high fermentation performance of sake yeast cells. Heterozygous loss-of-function mutations in CDC55 found in K7-related sake strains may indicate that the Rim15p-deficient phenotypes are disadvantageous to cell survival.