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Mechanism of replicative lifespan regulation by polyphosphate in budding yeast

Research Project

Project/Area Number 22KJ2985
Project/Area Number (Other) 21J23221 (2021-2022)
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeMulti-year Fund (2023)
Single-year Grants (2021-2022)
Section国内
Review Section Basic Section 43010:Molecular biology-related
Research InstitutionNagahama Institute of Bio-Science and Technology

Principal Investigator

梅田 知晴  長浜バイオ大学, バイオサイエンス研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2023-03-08 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2023: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2022: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Keywords出芽酵母 / 分裂寿命 / ポリリン酸 / 細胞増殖
Outline of Research at the Start

本研究は、出芽酵母の細胞質でポリリン酸が増加すると分裂寿命(一つの細胞が死ぬまでに生む細胞の数)が短くなる原因を解明することを目指す。ポリリン酸は液胞で合成されるが、細胞質でのポリリン酸の増加によって短寿命となることを示唆する結果を得た。本研究では、この短寿命の原因を解明することを目指した。オミックス解析から細胞質ポリリン酸を増加させた株における生理的変動を明らかにするとともに、この短寿命に関与する因子を遺伝学的に探索した。さらに、ヒト老化細胞を用いて、ポリリン酸が老化因子となる可能性を検証する。

Outline of Annual Research Achievements

ポリリン酸は、細菌からヒトまでにみられる数個から数百個の無機リン酸が連なった高エネルギー貯蔵体であるが、近年、様々な細胞機能の調節に関与することも報告されている。研究代表者のグループは、出芽酵母でポリリン酸を高度に蓄積させると、分裂寿命(一つの細胞が死ぬまでに生む細胞の数)が短くなることを見出している。
2023年度は、以下の実験を実施した。細胞質にポリリン酸を増加させるために大腸菌由来のポリリン酸キナーゼEcppk1遺伝子を発現させる株を用いた。以下Ecppk1株と表記する。細胞質ポリリン酸の増加が分裂寿命を短くする原因及び短寿命に関与する因子を知るために、Ecppk1遺伝子発現による短寿命を多コピーで抑圧する遺伝子の解析を再実施し、DDP1遺伝子を分離した。Ddp1pはジアデノシン・ジイノシトールポリリン酸ホスファターゼであり、分裂寿命への関与を見出した。Ecppk1遺伝子発現による短寿命を抑圧する遺伝子変異の解析については、使用していたKOコレクション株に問題が見つかり、スクリーニング実験を継続することが困難であった。
また、これまでに作製したポリリン酸高蓄積株における表現型解析を実施し、ポリリン酸高蓄積株における液胞の肥大化や酸化・金属ストレスへの感受性などを見出した。これまでの知見は国際学術雑誌FEBS Lettersに掲載され、国内で2件、国外で1件の学会に参加し発表した。
本研究ではこれまでの出芽酵母を用いた研究成果を発展させるために、分裂限界をもつヒト初代培養細胞での実験を計画していたが、ヒト初代培養細胞でのポリリン酸定量のための実験条件を確定することができなかった。酵母以外の他の生物種におけるポリリン酸による細胞寿命への関与および老化に伴うポリリン酸量の変動は興味深く、今後の研究が期待される。

Report

(3 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Overexpression of polyphosphate polymerases and deletion of polyphosphate phosphatases shorten the replicative lifespan in yeast2023

    • Author(s)
      Umeda Chiharu、Nakajima Toshio、Maruhashi Tsubasa、Tanigawa Mirai、Maeda Tatsuya、Mukai Yukio
    • Journal Title

      FEBS Letters

      Volume: 597 Issue: 18 Pages: 2316-2333

    • DOI

      10.1002/1873-3468.14715

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Excess accumulation of polyphosphate causes a short replicative lifespan in budding yeast2024

    • Author(s)
      Chiharu Umeda, Yukio Mukai
    • Organizer
      The Allied Genetics Conference 2024
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ポリリン酸依存的・非依存的なPHO80サイクリン遺伝子の分裂寿命への関与2023

    • Author(s)
      梅田 知晴、向 由起夫
    • Organizer
      酵母遺伝学フォーラム第56回研究報告会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 細胞質ポリリン酸の増加による出芽酵母の短寿命を多コピーで抑圧する遺伝子の分離2023

    • Author(s)
      梅田 知晴、向 由起夫
    • Organizer
      第46回 日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 大腸菌ポリリン酸キナーゼ発現酵母株におけるトランスクリプトーム解析2022

    • Author(s)
      梅田 知晴、向 由起夫
    • Organizer
      酵母遺伝学フォーラム第55回研究報告会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 出芽酵母の細胞質ポリリン酸による短寿命を抑圧する因子の遺伝学的解析2022

    • Author(s)
      梅田 知晴、向 由起夫
    • Organizer
      第45回 日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ポリリン酸高蓄積株におけるトランスクリプトーム解析2021

    • Author(s)
      梅田 知晴、向 由起夫
    • Organizer
      酵母遺伝学フォーラム第54回研究報告会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 細胞質ポリリン酸による分裂寿命決定機構の解明を目指したトランスクリプトーム解析2021

    • Author(s)
      梅田 知晴、向 由起夫
    • Organizer
      第44回 日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report

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Published: 2021-05-27   Modified: 2024-12-25  

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