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分裂酵母における原核生物型機械受容チャネルの動作機構と生理機能の解明

Research Project

Project/Area Number 10J02008
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Biophysics
Research InstitutionTokyo Gakugei University

Principal Investigator

中山 義敬  東京学芸大学, 連合学校教育学研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2010 – 2012
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2012: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2011: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2010: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords機械受容チャネル / MscS / 低浸透圧ショック応答 / 分裂酵母 / 浸透圧応答
Research Abstract

機械受容チャネルは低浸透圧ショック応答においてセンサー分子としてはたらく。真核生物の浸透圧応答機構を明らかにするために分裂酵母の機械受容チャネルMsy1とMsy2の機能解析を行った。分裂酵母のmsy1とmsy2の遺伝子破壊株は低浸透圧ショック後に細胞の生存率が著しく低下することから、Msy1とMsy2の機能は低浸透圧ショック応答に関与するものと考えられる。今年度は以下の研究計画を行った。
1).蛍光観察法と超遠心膜分画法を用いて、Msy1とMsy2の細胞内局在を調べた。
C末端領域に蛍光ラベルをして、顕微鏡下で細胞内局在を調べた結果、Msy1は核周辺小胞体、Msy2は細胞膜直下の小胞体にそれぞれ局在していることを明らかにした。またスクロース密度勾配法を用いて膜分画を行い、Msy1とMsy2の局在が小胞体にあることを確かめた。これらの結果は、Msy1とMsy2が小胞体で浸透圧を感知していることを示唆する。
2).Ca^<2+>イメージングを用いて、Msy1とMsy2の低浸透圧ショック応答における機能を調べた。
低浸透圧ショック時にどのようにはたらくのかを調べるためにCa^<2+>センサータンパク質であるYellow Cameleonを用いたCa^<2+>イメージングを行った。分裂酵母は低浸透圧ショック時に細胞の膨張に伴って、細胞内Ca^<2+>レベルを上昇させた。この細胞内Ca^<2+>レベルの上昇はmsy1-^msy2^-遺伝子破壊株において、異常に高いことを明らかにした。これはMsy1とMsy2は細胞内Ca^<2+>レベルの制御にはたらくことを示唆している。
上記により、分裂酵母のMscSホモログが小胞体膜上に局在し、低浸透圧ショック応答時に細胞内Ca^<2+>濃度を制御していることが明らかにされた。大腸菌において機械受容チャネルMscSは、細胞膜上で低浸透圧ショックによる細胞の膨張の感知にはたらく。一方で、分裂酵母のMsy1とMsy2は細胞内オルガネラ膜上で低浸透圧ショック応答にはたらいている。これは、真核生物の浸透圧応答は細胞膜だけではなく、細胞内オルガネラも浸透圧を感知していることを示している。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

交付申請書に記載した「研究の目的」の項目をすべて成し遂げて、研究をまとめて、分裂酵母の2つのMscSホモログ(Msy1とMsy2)の機能が小胞体で低浸透圧ショック応答時の細胞内Ca^<2+>レベルの変化にはたらいていることを証明した。研究成果はNat.Commun.誌に論文発表した。これらの結果から、研究目的の達成に向けて順調に進展しているといえる。

Report

(3 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • 2010 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2013 2012 2011 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (5 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] Organellar mechanosensitive channels in fission yeast regulate the hypo-osmotic shock response2012

    • Author(s)
      Nakayama, Y., Yoshimura, K., and Iida H.
    • Journal Title

      Nat. Commun.

      Volume: 3 Issue: 1 Pages: 1020-1020

    • DOI

      10.1038/ncomms2014

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A gain-of-function mutation in gating of Corynebacterium glutamicum NC gl11221 causes constitutive glutamate secretion2012

    • Author(s)
      Nakayama, Y., Yoshimura, K., and Iida H.
    • Journal Title

      Appl. Environ. Miicrob.

      Volume: 78 Pages: 5432-5434

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Mechanoreception in motile flagella of Chlamydomonas2011

    • Author(s)
      Kenta Fujiu, Yoshitaka Nakayama, Hidetoshi Iida, Masahiro Sokabe, Kenjiro Yoshimura
    • Journal Title

      NATURE CELL BIOLOGY

      Volume: 13 Pages: 630-632

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Corynebacterium glutamicumのグルタミン酸透過性機械受容チャネルNCgl1221のgain-of-function変異2013

    • Author(s)
      中山 義敬
    • Organizer
      日本農芸化学会2013
    • Place of Presentation
      東北大学(仙台)
    • Year and Date
      2013-03-26
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Organellar mechanosensitive channels regulate the hypo-osmotic response in fission yeast2013

    • Author(s)
      中山 義敬
    • Organizer
      Biophysical Society 57th Annual Meeting
    • Place of Presentation
      ファラデルフィアコンベンションセンター(フィラデルフィア)
    • Year and Date
      2013-02-05
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 分裂酵母の低浸透圧ショック応答に必要な機械受容チャネル2012

    • Author(s)
      中山義敬
    • Organizer
      日本農芸化学会2012
    • Place of Presentation
      京都女子大学(京都府)
    • Year and Date
      2012-03-24
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Mechanosensitive channels essential for survival upon hypo-osmotic shock in fission yeast2011

    • Author(s)
      中山義敬
    • Organizer
      第34回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(横浜市)
    • Year and Date
      2011-12-15
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 分裂酵母の浸透圧応答に関わる細胞内機械受容チャネル2011

    • Author(s)
      中山義敬
    • Organizer
      日本農芸化学会2011
    • Place of Presentation
      京都女子大学(京都府)
    • Year and Date
      2011-03-27
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.u-gakugei.ac.jp/~iida/

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.u-gakugei.ac.jp/~iida/

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.u-gakugei.ac.jp/~iida/

    • Related Report
      2010 Annual Research Report

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Published: 2010-12-03   Modified: 2024-03-26  

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