2018 Fiscal Year Research-status Report
栄養源飢餓後のオートファジーに必要な核小体・rDNAの核内再配置の解析
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18K06212
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
丑丸 敬史 静岡大学, 理学部, 教授 (50262788)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | オートファジー / ヌクレオファジー / TORC1 / ラパマイシン / 栄養源飢餓 / 核小体 / rDNA |
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| Outline of Annual Research Achievements |
出芽酵母では、隔離膜で核の一部を摘み込み間接的に分解するマクロヌクレオファジーと、液胞膜が核膜と接触している部分（NVJ）において液胞内に貫入して核の一部を直接的に分解するミクロヌクレオファジーが見つかっている。そのどちらにおいても、核小体タンパク質が分解されるが、染色体は分解されない。さらに、rDNA (rRNA遺伝子)は核小体のコアになっているにもかかわらず分解されない。研究代表者はこの機構解明を目的に研究を行った。
その結果、窒素源飢餓およびラパマイシンによるTORC不活性化により、ヌクレオファジーで分解される核小体タンパク質はNVJ近傍に近寄る一方、分解されないrDNA領域は逆にNVJから遠ざかることを見出した。その結果、通常は核小体内に局在するrDNAが核小体タンパク質からずれた。rDNAは通常、核膜にCLIP複合体とcohibin複合体により繋ぎとめられている。CLIP複合体もしくはcohibin複合体を欠く変異株ではこのrDNAの再配置が抑制され、核小体タンパク質の再配置も抑制された。それと同時に、TORC1不活性化後の核小体タンパク質の分解がCLIP/cohibin変異株では抑制され、飢餓後の生存率も低下した。このことはCLIP/cohibinによるrDNAと核小体タンパク質の局在移動が効率の良いヌクレオファジーによる核小体タンパク質の分解に必要であり、それによる核内再構築が飢餓適応に重要であることを示唆する。一方で、 CLIP/cohibin変異株においてもrDNAの再配置が抑制されたにもかかわらず、rDNAのヌクレオファジーによる分解は起こらなかったことから、移動が効率良く起こらない細胞でもrDNAがヌクレオファジー分解から逃げられる機構が存在することが示唆された。さらに、ミクロヌクレオファジーがrDNAと核小体タンパク質の再配置を促すことも見出した。
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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
研究代表者は、rDNAの核膜へのつなぎとめるシステムがrDNAの移動と核小体タンパク質の移動に必要であるとの作業仮説を立てた。この作業仮説を検証するために、rDNAを核膜へつなぎとめるCLIPとcohibinを欠損株を用いて実験を行ったところ、この仮説が正しいことが立証された。一方、たとえこのシステムが働かなくてもrDNAの分解は起こらず、このことは、rDNAの核膜へのつなぎとめるシステムはDNAがヌクレオファジー分解から逃れることには必須ではないことを示す。このように、本研究は当初の作業仮説に沿ってそれを検証するという当初の研究計画通りに順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
CLIPとcohibinによりrDNAが核膜につなぎとめられつつ局在移動することが示唆されたため、これをChIP解析により検証する。さらに、NVJに局在するタンパク質がrDNA局在移動に関与するとの作業仮説を検証するため、NVJタンパク質の欠損株を用いてrDNA局在変化を顕微鏡観察にて検証する。
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| Causes of Carryover |
2019年度にPCRの機械の購入を検討しているため、予算の一部を2019年度に回した。
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