Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
栄養分が枯渇して増殖が停止した酵母では、脂肪の塊である脂肪滴が、細胞内の分解工場である液胞と密着し、やがて液胞の中に取り込まれて分解される（この現象をリポファジーと言う）。その一方、同時期の酵母の脂肪滴には分解を受けるタンパク質の目印であるユビキチンが増加しており、細胞にとって不要なタンパク質を分解するためにリポファジーが起こっている可能性が示唆されている。今回の研究では、脂肪滴と液胞がどのようなメカニズムで相互作用するのか、また脂肪滴とともに液胞内で分解されるタンパク質にはどのようなものがあるかなどを明らかにし、リポファジーの生理的意義を解明したい。
静止期出芽酵母では液胞膜の特殊なミクロドメインが細胞質中の脂肪滴を包みながら液胞内腔に陥入することで、すなわちミクロオートファジーにより脂肪滴を液胞内に取り込む（＝静止期ミクロリポファジー）。静止期ミクロリポファジーを駆動する分子メカニズムはいまだ多くが未解明である。本年度はオートファジー関連遺伝子(atg)欠損細胞において、ミクロドメイン形成に必須なステロール輸送タンパク質Ncr1とNpc2の異常局在が引き起こされる原因について検討した。静止期のatg欠損細胞ではVph1などの液胞タンパク質が正常な分布を示すのに対し、Ncr1とNpc2は液胞に分布せず、液胞外のドット様構造に集積する。このようなNcr1とNpc2の分布異常は増殖期では起こらず、静止期でのみ起きる。この原因を調べるためatg7欠損細胞の静止期培地を除去し、フレッシュな培地に交換したところ、予想外の早い時間(5分以内)で局在異常は解消された。さらに、この細胞を再び元の培地に戻すことで異常局在が再誘導されることがわかった。またatg7欠損細胞の培地を野生型細胞の静止期培地や蒸留水に交換した場合も異常局在が解消された。逆に野生型細胞をatg7欠損細胞の静止期培地で培養した場合も異常局在が誘導された。これらの結果から、Ncr1とNpc2の異常局在の原因がグルコースやアミノ酸など栄養素の枯渇ではなく、atg7欠損細胞の静止期培地に含まれる何らかの物質であると考えられた。この観点から検討を進め、atg7欠損細胞培地中には野生型細胞のおよそ2倍量のXが含まれていることを見出した。またatg7欠損細胞培地とX濃度を揃えたWT培地、もしくはXを添加した蒸留水だけで、atg7欠損細胞だけでなくWTにもNcr1/Npc2異常局在が誘導されることが分かった。これらの結果からXがNcr1/Npc2局在異常を引き起こすことが示された。
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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STAR Protocols
Volume: 2 Issue: 4 Pages: 100990-100990
10.1016/j.xpro.2021.100990
Journal of Cell Science
Volume: 135 Issue: 5
10.1242/jcs.256529
Journal of Cell Biology
Volume: 220 Issue: 3
10.1083/jcb.202009194
Nature Structural & Molecular Biology
Volume: 27 Issue: 12 Pages: 1185-1193
10.1038/s41594-020-00518-w
Seminars in Cell & Developmental Biology
Volume: － Pages: 47-54
10.1016/j.semcdb.2020.02.013
