Physiological roles of autophagy in commensal and pathogenic C. albicans in host environments

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K07125
• Research Institution: The Nippon Dental University
• Principal Investigator: 堀江 哲郎 日本歯科大学, 生命歯学部, 講師 (10508675)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 堀江 朋子 (川俣朋子) 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (70435527) ; 那須 優則 日本歯科大学, 生命歯学部, 教授 (50130688) ; 小池 麻里 日本歯科大学東京短期大学, その他部局等, 教授(移行) (00234667)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: オートファジー / 病原真菌 / Candida albicans / 遺伝子組換え / タンパク質 / 分子生物学 / 転写因子 / 代謝

Outline of Annual Research Achievements

申請者らは、本研究計画で、病原真菌Candida albicansのGFP（緑色蛍光タンパク質）によるオートファジーの検出システムを構築し、細胞内においてオートファジーのプロセスの進行に必須なコアATG遺伝子の網羅的な破壊株を作製した。
そして前年度までに、C.albicansをYPD培地でフラスコバッチ培養すると、糖源の枯渇するタイミングでオートファジーが著しく誘導されることを、これらのツールを用いて明らかにした。その培養過程において、オートファジー不能株であるatg1株は、野生型と増殖曲線においてはほとんど差は見られないものの、メタボローム解析を行った結果、細胞内の代謝物の成分に顕著な差が認められた。このことはC. albicansではオートファジーが強く働くとともに、その機能を代替する機能もより強いことが示唆された。
これらの事から、申請者は野生型とatg1株の増殖時に経時的にサンプリングを行い、RNAseq解析を行った。得られたカウントデータから、maSigProソフトウエアを用いて、野生株とatg株の発現量の差を経時的に調べた。その結果、atg1株では環境応答にかかわる転写因子の発現量が野生型と比べて顕著に変化していることが分かった。
このことはC. albicansにおいて、オートファジー以外にも、その役割を代替する生体プロセスを持っていることを示唆していると考えられる。またその一方で代謝経路の遺伝子の発現が減少し、細胞内の代謝活性は明らかに下がっていることが明らかとなった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

今年度は、次世代シークエンサーを用いたRNAseq解析を行い、得られたシークエンスデータを用いて、C.albicansの遺伝子発現データ解析のシステム構築を完了した。GO解析やクラスタリング解析など、様々なデータ解析手法を取り入れ、試行錯誤の結果、経時的な発現量変化について、野生型とオートファジー不能株の間に、明確なデータを得ることができたため、計画通りに研究は進捗していると考えている。

Strategy for Future Research Activity

現在までに得られたデータについては、投稿準備中である。今回、得られている結果は、YPD培地を用いた富栄養状態での解析である。今後は口腔内により近い条件下で（唾液培地や嫌気条件）で、atg1株と野生型を用いて、オートファジーの生理的役割を明らかとしていく予定である。

Causes of Carryover

計画では次世代シークエンサー解析の外注費として一サンプルあたり10万円をみこんでいたが、実際には約3分の1の4万円程度で外注が可能であった。そのためにサンプル数を増やしたが、若干の予算が、今年度に持ち越された。
これらは論文投稿費用および口腔内環境を再現するための培養器の予算として用いる予定である。