栄養飢餓状態における植物培養細胞の液胞内オルガネラ分解機構の解明

• Project/Area Number: 15770044
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Morphology/Structure
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 豊岡 公徳 独立行政法人理化学研究所, 形態構築研究チーム, リサーチアソシエイト (10360596)
• Project Period (FY): 2003 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000); Fiscal Year 2004: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000); Fiscal Year 2003: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
• Keywords: オートファジー / タバコ培養細胞 / BY-2 / 栄養飢餓 / 電子顕微鏡 / EST / オルガネラ / マイクロアレイ

Research Abstract

タバコ培養細胞BY-2株にチトクロムb5とRFP (Red fluorescent protein)の融合タンパク質を発現させた場合、細胞増殖期にRFPは凝集パターンを呈し、定常状態期に移行すると液胞内にRFPの蛍光が検出された。そこで我々は、RFPの蛍光を指標にタンパク質凝集体の液胞移行および分解機構について解析を行った。RFP凝集体の液胞移行を誘導する条件を検討した結果、RFPの蛍光は栄養飢餓条件で液胞に移行することがわかった。栄養飢餓条件下でプロテアーゼ阻害剤を加え培養した場合、RFP凝集体は液胞移行せずにオートリソソーム(自食作用胞)様の構造体内に観察されることから、RFP凝集体の液胞移行にはオートファジー機構の関与が示唆された。そこで、オートファジーに中心的な働きを担っているAtg8のBY-2ホモログNtAtg8とYFP (Yellow fluorescent protein)の融合タンパク質を発現させて動的解析を行った。その結果、栄養飢餓条件下に移行すると、リング状のオートファゴソームが誘導されることがわかった。そして、オートファゴソームは中央液胞へ直接、または、小さい液胞内に取り込まれてから中央液胞へ移行することが確認された。その上、RFP凝集体は他のオルガネラに比べ、優先的にオートファゴソームにより取り込まれることがわかった。以上の結果から、RFP凝集体は栄養飢餓により誘導されたオートファゴソームにより取り込まれ、液胞へ移行することが推定された。これらの成果は、国内外の学会およびシンポジウムで発表し、細胞生物学の国際雑誌へ論文を投稿中である。