| Project/Area Number |
23K05145
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 38060:Applied molecular and cellular biology-related
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
木村 洋子 静岡大学, 農学部, 教授 (80291152)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 酵母 / 熱ストレス / 液胞 / 形態変化 / 相分離 / Hfl1 / 陥入形成 |
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| Outline of Research at the Start |
我々は真夏の昼間の状態に似た持続的で亜致死的な熱ストレスが、細胞にどのような変化をもたらすかを酵母を用いて解析している。
酵母では熱ストレス時に液胞膜の陥入形成が起き、液胞膜が相分離していること、さらに陥入形成は細胞内因子によって制御されている事を明らかにしてきた。
本研究では、これまでの解析をさらに進め、液胞の陥入形成機構を液胞膜組成の変化や制御因子の作用機序の解明に焦点を当てて解析する。具体的には、まず変異株やストレス時の液胞膜の脂質の組成変化を明らかにする。また陥入形成の制御因子であるHfl1の機能解明を、細胞生物学的及び遺伝学的な解析により行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々は、酷暑状態に似た、持続的で亜致死的な熱ストレスが、細胞にどのような変化をもたらすかを明らかにするために、真核生物のモデル生物である酵母を用いて解析を行っている。本研究では、熱ストレスに対して形態変化を著しく起こす液胞に着目した研究を行っている。
これまでに出芽酵母では、持続的熱ストレス時に液胞の変形、特に液胞膜の陥入形成が起き、このとき液胞膜が相分離すること、液胞膜陥入は相分離した部位から起きることを示した。また、オートファジー関連タンパク質Atg8やAtg8結合液胞膜タンパク質Hfl1の欠損変異株では、熱ストレスによって相分離は正常に起きるが、これらの変異株では熱ストレス時に液胞膜の陥入が異常に亢進することを示した。
さらに、Hfl1は陥入の根元に局在していることを明らかにし、相分離状態の液胞膜に働いて、膜陥入を調節している可能性を示した。そして、Atg8がないと、陥入の根元に集まらず、分解されることも示した。本年度は、Hfl1の機能解析をさらに進めて、液胞の膜変形時に働いていることを明らかにした。また、熱ストレス時に生じる液胞膜陥入は、熱ストレスが解除されると、液胞分裂を起こして元の状態に戻ること、また、これとタイミングが一致しながら、液胞膜の相分離状態が解除されることを見出した。この結果より、液胞膜の表面積が増加すると、相分離を起こしている場合には膜陥入を起こし、相分離を起こしていない場合には液胞分裂を起こす可能性が考えられた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
熱ストレス時に生じる液胞膜陥入は、常温に戻すと、液胞分裂を起こしながら正常な形に戻ることを新たに見出した。さらに、それが液胞膜の相分離状態の解除とタイミングが一致していることがわかり、相分離が液胞膜の変形に重要な役割を果たすという新しい知見を得ているからである。
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| Strategy for Future Research Activity |
① Hfl1の機能解析： Hfl1は、ある液胞膜変形プロセスに重要な役割を果たすことがわかったので、これに関する詳細な解析を進める。hfl1変異株では、そのプロセスのどこで止まるのかを電子顕微鏡解析を行い、詳細に明らかにする。各種の変異株でのHfl1-NGの局在を明らかして、Hfl1の局在に与える他の因子の影響を調査する。また膜の変形のin vitroの系を作成し、精製したHfl1タンパク質を加える実験を行う。熱ストレス時の液胞膜陥入形成時のHfl1-NGの詳細な局在を調べ、相分離した液胞膜のどこに局在するかを明らかにする。
②熱ストレス時と熱ストレス時からの回復期の液胞の形態変化の解析： 熱ストレスによる液胞膜陥入からの復帰は液胞分裂を伴うため、液胞分裂と陥入との関係を明らかにする。今までに、液胞分裂の変異株では、熱ストレス時に陥入も起きにくいことがわかっているので、さらに多くの変異株で試す。
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