Elucidation of the meiotic regulatory network by CDK and TOR

Research Project

Project/Area Number	21K14785
Research Category	Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Basic Section 38030:Applied biochemistry-related
Research Institution	University of Tsukuba
Principal Investigator	Matsuda Shinya 筑波大学, 生命環境系, 特任助教 (40805488)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2023-03-31
Project Status	Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000) Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000) Fiscal Year 2021: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Keywords	CDK / cyclin / 分裂酵母 / TOR / オートファジー / 減数分裂 / アクチン / サイクリン依存性キナーゼ / Target of rapamycin
Outline of Research at the Start	減数分裂は、染色体数を半減させる特殊な細胞分裂であり、遺伝子を次世代に継承するための極めて重要なプロセスである。申請者のこれまでの研究から、分裂酵母における減数分裂の新たな制御系としてPef1 / TORC1シグナル伝達経路が見出された。また、申請者はリン酸化プロテオミクス解析を実施し、Pef1の基質候補を見出し、Pef1とTORC1による減数分裂制御機構解明の手掛かりを得た。このような背景から本研究では、Pef1の基質を明らかにし、Pef1/TORC1シグナル伝達経路解明の突破口を切り開く。
Outline of Final Research Achievements	Meiosis is a specialized cell division process that mediates genetic information transfer to the next generation. The most important feature of meiosis is the mixing of genes of different cell by homologous recombination, which allows the inheritance of diverse genetic characteristics to the next generation, enabling evolution and adapt to environmental changes. The Pef1-TORC1 pathway has been identified as a novel regulator for meiosis in fission yeast, but downstream signaling pathways of Pef1 remain unclear. This study aimed to clarify the substrate of Pef1 among the candidate substrates identified by phospho-proteomic analysis and to elucidate the meiotic regulatory mechanism by Pef1-TORC1 signaling.
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	本研究は、分裂酵母を用いて減数分裂の開始・進行の制御に関わる新たなシグナル伝達機構の解明を目指した挑戦的な研究である。他のどの生物種においても、減数分裂期にPef1オルソログ (CDK5)がTORC1の制御に関わることを明確に示した研究報告はない。そのため、Pef1-TORC1シグナル伝達機構を明らかにすることで、減数分裂の根幹的な制御機構の解明に迫ることができる。このように、本研究は減数分裂の分子機構を理解するうえでの基盤的な研究であり、本研究を皮切りに高等生物の減数分裂の仕組みについて研究が進めば、卵子の老化診断技術や、抗老化薬の開発が期待できる。