Analysis of signal transduction mechanism for methanol-dependent gene expression in methylotrophic yeast
| Project/Area Number |
19J21821
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 38060:Applied molecular and cellular biology-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
井上 紘一 京都大学, 農学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2020: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 転写因子 / メタノール資化性酵母 / リン酸化修飾解析 / シグナル伝達 / 濃度応答性メタノール濃度 / 遺伝子発現制御 / メタノール濃度 / リン酸化修飾 / ペキソファジー / 転写因子Mxr1 / アミノ酸置換 / ドメイン探索 / アナログなシグナル伝達 / 質量分析 / 免疫沈降 |
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| Outline of Research at the Start |
メタノール資化性酵母(C1酵母)は異種遺伝子発現宿主の利点である細胞増殖能、目的タンパク質の生産量、培養コストの点で優れ、さらに安価な高密度培養法の確立やメタノール誘導性遺伝子プロモーターの特異性・強力さが異種遺伝子発現に適しているといった利点がある。C1酵母にはメタノール濃度に応じた遺伝子発現制御機構が存在し、発現レベルを厳密に制御するためのシグナル伝達機構は単なるONかOFFかだけではない「アナログ(連続的)」であることが示唆されている。本研究では、このアナログなシグナル伝達の分子機構を明らかにし、C1酵母をより効率的な異種遺伝子発現宿主に改良するための標的を見出すことを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度の研究では、メタノール資化性酵母K. phaffiiにおいて細胞外界のメタノール濃度に依存した転写活性化因子Mxr1のリン酸化修飾制御に着目し、Mxr1のリン酸化レベルと下流の遺伝子発現（AOX1）との関係についてより詳細に解析した。Mxr1の推定リン酸化部位変異体発現株を用いてAOX1のmRNA量を定量した結果、AOX1の濃度応答性メタノール誘導（CRMI）に重要なリン酸化部位を同定した。また、Mxr1の上流に位置するプロテインキナーゼPkc1の活性化によって、Mxr1のリン酸化レベルも変化することを見出した。これらの結果から、細胞表層で感知されたメタノール濃度情報はPkc1を介して転写因子Mxr1へと伝達され、下流の遺伝子発現を制御するというCRMI経路の分子機構を明らかにした。本研究成果はMolecular Microbiology誌に掲載され、International Union of Microbiological Societies 2022など、国内外の学会で発表した。この他に、K. phaffiiにおける培地中メタノール濃度とペキソファジーの関係についてまとめ、International Congress on Yeasts 15thや第7回 酵母研究若手の会で発表した。
またメタノール資化性酵母C. boidiniiにおいて、メタノール濃度に応じて発現誘導される転写活性化因子Mpp1に着目した。メタノール培養時にMPP1遺伝子の発現制御が適切な量・タイミングで行われないと、CRMIに依存した遺伝子発現やメタノール培地での生育に負の影響を及ぼすことがわかった。さらにMPP1遺伝子の発現制御に重要なプロモーター領域を同定し、MPP1遺伝子の発現調節のメカニズムを明らかにしつつある。本研究成果の一部は日本農芸化学会2022年大会で学会発表した。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(13 results)
