栄養源認識と有性生殖開始をつなぐシグナル伝達経路の解析

• Project/Area Number: 15J40037
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Cell biology
• Research Institution: National Institute for Basic Biology
• Principal Investigator: 大坪 瑶子 基礎生物学研究所, 細胞応答研究室, 特別研究員(RPD)
• Project Period (FY): 2015-04-24 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2017: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2016: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 分裂酵母 / 有性生殖開始 / TORキナーゼ / tRNA / 細胞内シグナル伝達 / 栄養源認識

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、栄養源認識と有性生殖開始をつなぐシグナル伝達経路の分子機構の解明を目標として、分裂酵母を用いて、真核生物に広く保存されたTORキナーゼ経路の解析を進めている。
本研究で、TORC1が有性生殖開始に関わる転写因子Ste11をリン酸化することを見出したので、平成29年度はこれをまとめて論文に発表した。
また、平成28年度に引き続き、tor2変異株と同様に栄養源が豊富な環境でも有性生殖を開始してしまうhmt (hyper mating and temperature sensitive)変異株の解析を行った。hmt変異株の原因遺伝子の多くがtRNA関連因子だったことから、窒素源枯渇時のシグナル伝達経路にtRNAが重要な役割を担っている可能性を考えて、研究を進めた。平成28年度に、tRNA前駆体の発現量が窒素源枯渇30分後に大きく減少することを見出したので、平成29年度は、さらに詳細にtRNA前駆体の発現量の変化を調べた。その結果、窒素源枯渇後短時間でtRNA前駆体の発現量が減少しだすこと、さらに、窒素源を再添加すると、速やかに窒素源枯渇前の発現量に戻ることが確認できた。また、hmt変異株でも、tRNA前駆体の発現量が減少していた。さらに、Tor2とtRNA前駆体の遺伝学的な上下関係を調べた。tor2変異株にtRNA前駆体を過剰発現してもtor2変異株の接合亢進の表現型は抑圧されなかったのに対し、hmt変異株に活性化型tor2を過剰発現すると、接合亢進の表現型が抑圧された。また、hmt変異株にtRNA前駆体を過剰発現すると、部分的にではあるが接合亢進の表現型が抑圧されることもわかった。
以上の結果より、窒素源に応答して有性生殖開始を制御するTORC1の活性調節においてtRNA前駆体が重要な働きをしていることが明らかになったので、これらを論文にまとめて発表した。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] YTH-RNA-binding protein prevents deleterious expression of meiotic proteins by tethering their mRNAs to nuclear foci (2018)
  • Author(s): Shichino Yuichi、Otsubo Yoko、Kimori Yoshitaka、Yamamoto Masayuki、Yamashita Akira
  • Journal Title: eLife Volume: 7
  • DOI: 10.7554/elife.32155
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] tRNA production links nutrient conditions to the onset of sexual differentiation through the TORC1 pathway (2018)
  • Author(s): Otsubo Yoko、Matsuo Tomohiko、Nishimura Akiko、Yamamoto Masayuki、Yamashita Akira
  • Journal Title: EMBO Reports Volume: 19 Issue: 3
  • DOI: 10.15252/embr.201744867
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] TORC1-Dependent Phosphorylation Targets in Fission Yeast (2017)
  • Author(s): Otsubo Yoko、Nakashima Akio、Yamamoto Masayuki、Yamashita Akira
  • Journal Title: Biomolecules Volume: 7 Issue: 3 Pages: 50-50
  • DOI: 10.3390/biom7030050
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 分裂酵母におけるtRNA前駆体によるTORC1制御の可能性 (2017)
  • Author(s): 大坪瑶子、山本正幸、山下朗
  • Organizer: 第6回TOR研究会
• [Presentation] 分裂酵母におけるtRNA前駆体によるTORC1制御 (2017)
  • Author(s): 大坪瑶子、山本正幸、山下朗
  • Organizer: 日本遺伝学会第89回大会
  • Invited
• [Presentation] 減数分裂における分裂酵母TORC1の制御 (2017)
  • Author(s): 中嶋昭雄、山下朗、大坪瑶子、松田真弥、鎌田真司、瓜谷眞裕、山本正幸、吉川潮
  • Organizer: 第40回日本分子生物学会年会
• [Presentation] 分裂酵母のtRNA前駆体によるTORC1制御 (2017)
  • Author(s): 大坪瑶子、山本正幸、山下朗
  • Organizer: 第40回日本分子生物学会年会
• [Presentation] 分裂酵母におけるtRNA前駆体によるTORC1制御の可能性 (2016)
  • Author(s): 大坪瑶子、山本正幸、山下朗
  • Organizer: 第6回TOR研究会
  • Place of Presentation: 東京大学 分子細胞生物学研究所 (東京都 文京区)
  • Year and Date: 2016-09-30
• [Presentation] 減数分裂における分裂酵母TORC1の制御と機能 (2015)
  • Author(s): 中嶋昭雄、山下朗、大坪瑶子、鎌田真司、瓜谷眞裕、山本正幸、吉川潮
  • Organizer: 第38回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド(兵庫県・神戸市)
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] Overview of the mitosis-meiosis switch in fission yeast - Signaling, transcription and post-transcriptional events (2015)
  • Author(s): Yamamoto, M., Otsubo, Y., Yuichi, S. and Yamashita, A.
  • Organizer: The eighth international fission yeast meeting
  • Place of Presentation: 生田神社会館(兵庫県・神戸市)
  • Year and Date: 2015-06-21
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Regulation of TORC1 signaling in meiosis under nitrogen starvation (2015)
  • Author(s): Nakashima, A., Yamashita, A., Otsubo, Y., Kamada, S., Uritani, M., and Kikkawa, U.
  • Organizer: The eighth international fission yeast meeting
  • Place of Presentation: 生田神社会館(兵庫県・神戸市)
  • Year and Date: 2015-06-21
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] 研究室ホームページ
  • URL: http://www.nibb.ac.jp/pombe/
• [Remarks] プレスリリース1
  • URL: http://www.nibb.ac.jp/pressroom/news/2018/01/18.html
• [Remarks] プレスリリース2
  • URL: http://www.nibb.ac.jp/pressroom/news/2018/02/13.html
• [Remarks] 細胞応答研究室
  • URL: http://www.nibb.ac.jp/pombe/index.html