Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
最近我々は、オートファジーの新規機能を探るために、生体ライブイメージングに適したゼブラフィッシュとターコイズキリフィッシュにおいて、オートファジーおよびエネルギー代謝の活動をモニターできるトランスジェニック系統を作製、解析の結果、オートファジー活性が胚で勾配を形成し、エネルギー代謝制御を介して「初期胚組織のパターン形成・維持」に関与すること、オートファジーがエネルギー代謝経路を調節することで「発生休眠制御」に関与する可能性を見出した。そこで本研究は、オートファジーとエネルギー代謝活性の可視化解析とオートファジー改変系を組み合わせ、上記現象におけるオートファジーの機能と制御を解明する。
オートファジーの重要な役割の一つは、栄養素である炭水化物やアミノ酸の新生、あるいは、エネルギー代謝の場であるミトコンドリアを分解することにより、エネルギー代謝活性を制御する事である。近年、エネルギー代謝経路が細胞のエネルギー制御に留まらず、代謝過程で生じた代謝物がアセチル化、メチル化などの化学修飾を仲介することで、数々のシグナル経路、エピゲノム因子の活性を制御し、それによって複雑な生命現象を制御することが明らかになってきている。このことから、オートファジーがエネルギー代謝活性の制御を介してこれら多様な生命現象を制御する可能性が期待できる。しかしながら、オートファジーによるエネルギー代謝制御の役割は単純なエネルギー確保だと考えられており、シグナル・エピゲノム制御における役割は研究されていない。本研究は、小型魚類におけるオートファジーとエネルギー代謝活性の可視化解析とオートファジー改変系を組み合わせ、「組織パターン形成・維持」と「発生休眠制御」におけるオートファジーの機能と制御を解明する事を目的とする。前年度までに、当該研究によって独自開発、改良した交配不要で高速に変異魚を作成する方法『トリプルクリスパー法』を用いてオートファジーを変異体を作成した結果、オートファジーが休眠胚の維持に重要である事を解明した。さらに、オートファジーが成体の腸など組織で特徴的なパターンを示す事を新たに発見した。本年度は、休眠時おけるオートファジー活性化機構の詳細を調べた結果、休眠時にオートファジーは環境応答によって受動的に活性化するのではなく、プログラムされた機構によって体幹部のみで活性化することを発見した。さらに、休眠時にプログラムされた機構によって細胞内pHが酸性化することも見出し、このような細胞内酸性化がオートファジーを活性化するという新しいオートファジー誘導経路の発見の可能性を示した。
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2022 2021 2020
All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results, Peer Reviewed: 4 results, Open Access: 3 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results, Invited: 1 results) Book (1 results)
Seibutsu Butsuri
Volume: 62 Issue: 1 Pages: 36-38
10.2142/biophys.62.36
生化学
Volume: 93 Issue: 5 Pages: 760-764
10.14952/SEIKAGAKU.2021.930760
Nature
Volume: 584 Issue: 7819 Pages: 98-101
10.1038/s41586-020-2428-0
Scientific reports
Volume: 10 Issue: 1 Pages: 1-7
10.1038/s41598-020-74642-4
