2019 Fiscal Year Research-status Report
オルガネラ(液胞/リソソーム)による細胞周期制御機構の解明
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18K06211
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
神 唯 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 特任准教授 (40802335)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 液胞 / オルガネラ / 細胞周期 / 酵母 / TORC1 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
真核生物は細胞分裂時に細胞の設計図に相当する染色体を娘細胞へと分配する。さらに染色体分配を監視するチェックポイント機構を有し、細胞周期を厳密に制御している。近年の研究から染色体のみならず細胞小器官 (オルガネラ)も細胞分裂時に娘細胞へ能動的に分配されることが分かってきた。申請者はオルガネラ分配の分子制御機構の研究を進めていく中で、オルガネラの一つである液胞/リソソームが細胞周期進行に必須であることを見出した。この発見は、染色体の分配と同様に、オルガネラ分配も生物の生育にとって必須であることを示している。下記の申請者のこれまでの研究結果から、細胞周期の新たな制御 (オルガネラチェックポイント)の存在が強く示唆される。
「液泡は細胞周期の進行に必須である」ことは明らかとしたが (Jin and Weisman, 2015)、その分子的詳細は不明である。それを明らかにするために、申請者は、液胞を介した細胞周期制御に関わる新規因子の同定を目指し、液胞分配変異体との合成致死変異体スクリーニングを行った。結果、液胞変異体との合成致死性を示す遺伝子としてBUR1を同定している。本研究申請書においては以下の研究を計画していた。本研究期間内(平成30-令和2年度)に、1) 新規に同定したBUR1遺伝子の機能解析から、液胞からのシグナルがどのように細胞周期制御に至るのかについて詳細を明らかにする。さらに生化学的な観点から、2) 質量分析を用いた液胞構成因子の網羅的解析により、細胞周期進行に関わる液胞構成因子候補の選定及び、その因子の細胞周期進行における役割の解明を目指す。また、上記の研究と並行して、さらなる変異体スクリーニングにより、3)オルガネラチェックポイントの分子実体(遺伝子)の同定を目指す。
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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
現時点(令和２年4月)で、1) 遺伝学的解析から、BUR1はTORC1シグナル伝達経路と並列にて、既知のTORC1の標的遺伝子の上流で機能していることを示唆する結果を得ている。また、in vitroにおいて、Bur1キナーゼがその標的遺伝子をリン酸化すること、さらには、そのリン酸化部位を質量分析器により同定を行った。in vivoにおいてもBUR1変異により標的タンパク質のリン酸化減少を検出している。以上の結果をまとめ現在論文を投稿中である。2)野生型酵母の液胞と、新規液胞生成に重要な働きを示すpep12変異体から液胞を単離し、液胞構成因子を質量分析器により解析した。野生型酵母の液胞と、pep12変異体の液胞の存在比に五倍以上の差が認められるタンパク質を数十同定した。現在候補タンパク質について、細胞周期制御との関わりについて検証を行っている。3) 復帰変異体スクリーニングによりオルガネラチェックポイント制御に関わる可能性のある候補遺伝子を次世代シークエンスにより複数同定した。復帰変異体１１から原因遺伝子７つを同定し、その内３つの遺伝子については複合体を形成することが報告されており、その３つの候補遺伝子について集中的に解析を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
1) BUR1機能解析の研究については、前述したように論文投稿中であり、現在追加の実験を行っているところである。
2) pep12変異体酵母からの液胞精製によるスクリーニング結果から得られた候補因子が多いため、同様の表現系を示すvps45変異体からの液胞精製のデータを合わせることで候補因子の絞り込みを計画している。
3) 当初オルガネラチェックポイントの存在の有無を明らかにするためのスクリーニングとして進めていたが、いくつかの変異体の候補遺伝子の既知の機能から類推すると、液胞成熟活性化のための転写制御の存在が示唆された。現在、転写制御の分子機構解明に向けて３つの候補遺伝子について集中的に解析を進めている。
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