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酵母に見出した酸化ストレス下に生成する一酸化窒素の生理機能の解明

Publicly Offered Research

Project AreaSignaling functions of reactive oxygen species
Project/Area Number 23117711
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionNara Institute of Science and Technology

Principal Investigator

高木 博史  奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 教授 (50275088)

Project Period (FY) 2011-04-01 – 2013-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Fiscal Year 2012: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2011: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Keywords酵母 / 一酸化窒素 / 酸化ストレス / 活性酸素種 / ニトロソ化
Outline of Annual Research Achievements

研究代表者は、実験室酵母において高温培養や過酸化水素処理等の酸化ストレス下で、プロリンからアルギニン合成が亢進されること、増加したアルギニンからNOが生成し、細胞にストレス耐性を付与することを見出した。また、酵母のNO合成に関与するタンパク質として、鉄硫黄クラスターへの電子の転移活性が報告されているTah18を同定した。Tah18はDre2タンパク質と複合体を形成し、鉄硫黄クラスタータンパク質の形成に関わっている。また、高濃度の過酸化水素処理によって両者の相互作用が解離し、Tah18がミトコンドリアに局在することで細胞死を誘導すると考えられている。今年度は、Dre2がTah18のNOS様活性に及ぼす影響、および高温ストレス下でのNO生成とその制御機構について解析した。
まず、Dre2遺伝子の上流にガラクトース誘導性プロモーターを組み込んだ条件的破壊株を作製し、細胞内のDre2の発現量を変化させながらNO合成酵素(NOS)活性を測定した。その結果、Dre2の発現量の減少に伴い、NOS活性が上昇することが明らかになった。次に、大腸菌から精製した組換えタンパク質を用いて、in vitroの反応系にDre2を添加し、Tah18のNOS様活性を測定した。その結果、Dre2含量の増加に伴い、生成するNOレベルは顕著に低下した。これらの結果から、Dre2はTah18と相互作用することで、Tah18のNOS様活性を抑制する因子であると考えられた。また、高温ストレス時のNO生成はストレス開始後5分ですでに誘導されること、およびストレス直後のNO生成には関連遺伝子(TAH18, DRE2など)の転写レベルでの制御を介さないことが判明した。これらの結果から、高温ストレスによってTah18-Dre2複合体が解離し、Tah18が遊離することでNOS活性が誘導される可能性が示された。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2013 2012 2011

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (16 results) (of which Invited: 3 results)

  • [Journal Article] The flavoprotein Tah18-dependent NO synthesis confers high-temperature stress tolerance on yeast cells2013

    • Author(s)
      Akira Nishimura, Nobuhiro Kawahara, Hiroshi Takagi
    • Journal Title

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      Volume: 430 Issue: 1 Pages: 137-143

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2012.11.023

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The proline metabolism intermediate Δ1-pyrroline-5-carboxylate directly inhibits the mitochondrial respiration in budding yeast2012

    • Author(s)
      Akira Nishimura, Ryo Nasuno, Hiroshi Takagi
    • Journal Title

      FEBS Letters

      Volume: 586 Issue: 16 Pages: 2411-2416

    • DOI

      10.1016/j.febslet.2012.05.056

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Enhancement of the proline and nitric oxide synthetic pathway improves fermentation ability under multiple baking-associated stress conditions in industrial baker's yeast2012

    • Author(s)
      Yu Sasano, Yutaka Haitani, Keisuke Hashida, Iwao Ohtsu, Jun Shima, Hiroshi Takagi
    • Journal Title

      Microbial Cell Factories

      Volume: (印刷中)

    • NAID

      120006537406

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 酵母の鉄硫黄クラスタータンパク質形成に関わるTah18タンパク質のNOS様活性の制御機構2013

    • Author(s)
      川原寛弘, 西村 明, 高木博史
    • Organizer
      日本農芸化学会2013年度大会
    • Place of Presentation
      東北大学川内北キャンパス (宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2013-03-26
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 酵母におけるNO合成酵素Tah18の活性制御メカニズム2012

    • Author(s)
      川原寛弘, 西村 明, 高木博史
    • Organizer
      第85回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      福岡国際会議場 (福岡県福岡市)
    • Year and Date
      2012-12-16
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 酵母におけるNO合成酵素Tah18の活性制御メカニズム2012

    • Author(s)
      川原寛弘, 西村 明, 高木博史
    • Organizer
      日本農芸化学会関西支部例会(第477回講演会)
    • Place of Presentation
      神戸大学(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2012-12-01
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] プロリン・NO代謝を強化した「実用パン酵母」開発への挑戦2012

    • Author(s)
      高木博史
    • Organizer
      第20回酵母合同シンポジウム
    • Place of Presentation
      京都大学宇治キャンパス (京都府宇治市)
    • Year and Date
      2012-09-07
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 酵母における一酸化窒素合成酵素の活性制御メカニズムの解析2012

    • Author(s)
      川原寛弘, 高木博史
    • Organizer
      酵母遺伝学フォーラム第45回研究報告会
    • Place of Presentation
      京都大学宇治キャンパス (京都府宇治市)
    • Year and Date
      2012-09-05
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] The physiological role of nitric oxide in Saccharomyces cerevisiae and its applications to baker’s yeast2012

    • Author(s)
      Hiroshi Takagi, Akira Nishimura, Yu Sasano
    • Organizer
      13th International Congress on Yeasts
    • Place of Presentation
      Monona Terrace Community and Convention Center (Madison, Wisconsin, USA)
    • Year and Date
      2012-08-28
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 酵母に見出した酸化ストレスで誘導される一酸化窒素の生成とその生理的役割2012

    • Author(s)
      高木博史
    • Organizer
      変異機構研究会第25回夏の学校
    • Place of Presentation
      愛知県小牧勤労センター (愛知県小牧市)
    • Year and Date
      2012-06-30
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 酵母における一酸化窒素合成酵素(NOS)の活性制御メカニズム2012

    • Author(s)
      川原寛弘, 西村 明, 高木博史
    • Organizer
      第12回日本NO学会学術集会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場 (神戸市中央区)
    • Year and Date
      2012-06-29
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] The physiological role of nitric oxide found in yeast and its application2012

    • Author(s)
      高木博史, 西村明, 笹野佑
    • Organizer
      日本農芸化学会2012年度大会シンポジウム「特殊環境下における微生物の潜在能力とその応用」
    • Place of Presentation
      京都女子大学(京都市)(招待講演)
    • Year and Date
      2012-03-25
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 酵母における一酸化窒素の下流経路の解析2012

    • Author(s)
      真砂裕紀, 西村明, 高木博史
    • Organizer
      日本農芸化学会2012年度大会
    • Place of Presentation
      京都女子大学(京都市)
    • Year and Date
      2012-03-24
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 酵母Saccharomyces cerevisiaeに見出した一酸化窒素合成酵素の機能解析2012

    • Author(s)
      川原寛弘, 西村明, 高木博史
    • Organizer
      日本農芸化学会2012年度大会
    • Place of Presentation
      京都女子大学(京都市)
    • Year and Date
      2012-03-23
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Oxidative stress-induced NO synthesis and its physiological role in yeast Saccharomyces cerevisiae2011

    • Author(s)
      西村明, 高木博史
    • Organizer
      第34回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(横浜市)
    • Year and Date
      2011-12-16
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 酵母における酸化ストレスで誘導される一酸化窒素生成とその生理的役割2011

    • Author(s)
      高木博史, 西村明
    • Organizer
      日本遺伝学会第83回大会ワークショップ「細胞ストレスと多様なゲノム応答」
    • Place of Presentation
      京都大学農学部(京都市)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-09-20
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 酵母における一酸化窒素の生理学的役割の解析2011

    • Author(s)
      真砂裕紀, 西村明, 高木博史
    • Organizer
      酵母遺伝学フォーラム第44回研究報告会
    • Place of Presentation
      九州大学医学部(福岡市)
    • Year and Date
      2011-09-05
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Improvement of the fermentation ability of industrial baker's yeasts with engineered proline/arginine metabolism under baking-associated stress conditions2011

    • Author(s)
      Yu Sasano, Hiroshi Takagi
    • Organizer
      29^<th> International Specialized Symposium on Yeasts
    • Place of Presentation
      Hotel Camino Real Guadalajara (Guadalajara, Mexico)
    • Year and Date
      2011-08-30
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 酵母における酸化ストレスで誘導される一酸化窒素生成とその生理的役割2011

    • Author(s)
      西村明, 真砂裕紀, 高木博史
    • Organizer
      第11回日本NO学会学術集会
    • Place of Presentation
      昭和薬科大学(町田市)
    • Year and Date
      2011-05-13
    • Related Report
      2011 Annual Research Report

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Published: 2011-04-06   Modified: 2018-03-28  

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