2020 Fiscal Year Annual Research Report
Attempts to create eukaryotic cells without mitochondria by engineering the iron-sulfur cluster biosynthesis systems
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17K19340
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
高橋 康弘 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (10154874)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中井 由実 大阪医科大学, 医学部, 講師 (80268193)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | 鉄硫黄クラスター / 生合成 / ミトコンドリア |
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| Outline of Annual Research Achievements |
真核細胞では、ミトコンドリアに局在するISCマシナリーとサイトゾルに局在するCIAマシナリーが協調して、鉄硫黄（Fe-S）クラスターを生合成している。本研究では、モデル真核生物である出芽酵母のFe-Sクラスター生合成系を操作することで、酵母ミトコンドリアにおける唯一の必須機能（ISCマシナリーによるFe-Sクラスター生合成）をバイパスさせ、“ミトコンドリアを持たない真核細胞”をはじめて実験的に創り出すことを最終的な目標としている。R２年度は、バクテリアのFe-Sクラスター生合成系であるNIFマシナリーの２成分（NifSとNifU）を酵母のサイトゾルで発現させることにより、ミトコンドリアISCマシナリーの機能をバイパスさせることを目指して、以下の研究を進めた。酵母サイトゾルでNIFマシナリーを発現させた改変株では、ミトコンドリアISCマシナリーの必須成分のうち、JAC1は破壊できたがNFS1の遺伝子破壊には成功していない。NFS1はシステイン脱硫黄酵素として、ミトコンドリアのFe-Sクラスター生合成系に硫黄を供給するだけでなく、核におけるtRNAの硫黄修飾系にも硫黄を供給することが知られている。そこで、培地に高濃度の硫黄を添加するといった条件を検討し、さらにはNFS1のコピーを核に移行させるようミトコンドリア移行配列を除去するといった改変を施して、バイパスを可能にすべく検討を続けている。一方、JAC1の破壊株からはリバータントが単離できたため、サイトゾルにおけるNIF+CIAのキメラ型Fe-Sクラスター生合成系の機能が向上したのではないかと期待して、サプレッサー変異の特定を進めている。以上、助成金の交付期間に“ミトコンドリアを欠失させる”という目的を達することはできなかったが、今後の展開に期待が持てる状況である。
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