2019 Fiscal Year Annual Research Report
生体膜スフィンゴ脂質の代謝破綻から細胞を守る新規救済機構の解明
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18H02139
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
谷 元洋 九州大学, 理学研究院, 准教授 (20452740)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石橋 洋平 九州大学, 農学研究院, 助教 (90572868)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | スフィンゴ脂質 / 複合スフィンゴ脂質 / セラミド / 出芽酵母 / 救済機構 / スフィンゴイド塩基 / ストレス応答 / シグナル伝達系 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度に引き続き、スフィンゴ脂質の代謝破綻による細胞機能異常発現とそれに対する救済機構に関して、以下の成果を得た。
(1) 複合スフィンゴ脂質破綻応答シグナル (HOG経路）の最終標的因子の同定
前年度に引き続き、複合スフィンゴ脂質減少による生育阻害を救済するHOG経路の最終標的因子のスクリーニングをおこなった。その結果、救済能をもつ遺伝子を最終的に五つ同定した。この中で、ミトコンドリアに局在することが示唆されている二つの機能未知遺伝子は、協調的にミトコンドリア由来の活性酸素種の増大を抑制することによって救済に寄与することを見出した。
(2) これまでに、複合スフィンゴ脂質IPCが酵母内で過剰蓄積すると低pH条件下 (pH 2.5-3.5)での生育が著しく低下することを見出している。この低pH高感受性を抑制できる遺伝子変異をスクリーニングした結果、エルゴステロールを形質膜から小胞体へと輸送するLamファミリータンパク質をコードする遺伝子を新たに同定した。解析の結果、IPC過剰蓄積による低pH高感受性は、形質膜におけるエルゴステロール量の増大によって救済されることがわかった。また酵母は、低pH条件に晒されるとセリンパルミトイル転移酵素、IPC合成酵素の活性低下を介して細胞内IPC量を速やかに低下させることで、環境適応していることも明らかにした。
(3) 前年度は、複合スフィンゴ脂質の合成中間産物であるジヒドロスフィンゴシン (DHS)が酵母で過剰蓄積すると強い細胞毒性を発揮すること見出した。本年度は、この細胞毒性発現のメカニズムを詳細に調べた。アポトーシス関連遺伝子の欠損、アネキシンV-PI染色の実験結果より、DHSはネクローシス様の細胞死を引き起こすことが示された。さらにDHS過剰蓄積による細胞死に対して、抑制的にはたらく遺伝子を同定するためのスクリーニング系を新たに構築した。
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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
HOG経路を介した複合スフィンゴ脂質代謝破綻に対する救済機構については、最終標的因子を絞り込み、その詳細な機能解析が順調に進行している。また、前年度に引き続き行なったDHSの細胞毒性に関する研究は、2019年度にFEBS Journalに掲載された (in press)。さらに、IPC過剰蓄積による低pH高感受性とエルゴステロールの連関性に関する論文を投稿中である。以上のことから、本研究課題の進捗状況は概ね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
HOG経路の最終標的に関しては、活性酸素種抑制の他にグルコース代謝に影響を与える遺伝子が新たに同定されたため、解糖系に着目した研究をさらに進行させる必要がある。また一方で、複合スフィンゴ脂質代謝破綻下でprotein kinase Aを介したシグナル伝達系がHOG経路を調節していることを新たに見出したため、今後は両シグナリング経路のクロストークについて詳細に解析を進めていく予定である。IPC過剰蓄積による低pH高感受性をレスキューする遺伝子変異については、Lamファミリー以外にも細胞内Ca2+ホメオスタシスやスフィンゴイド塩基 1-リン酸代謝に関与する遺伝子も同定されているため、これらの詳細な解析を進めていく。ジヒドロスフィンゴシン過剰蓄積による細胞毒性を回避するメカニズムについては、関連遺伝子を同定するためのスクリーニング系が確立できたので、今後は救済遺伝子の同定を試みていく。
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