2021 Fiscal Year Annual Research Report
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19H02872
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
加藤 節 広島大学, 統合生命科学研究科(先), 助教 (80762070)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 大腸菌 / 出芽酵母 / 定常期 / 1細胞解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は大腸菌と酵母細胞をモデルとして、回分培養中の栄養飢餓後にどのような過程を経て細胞は死に至るのかを可視化することを目的としている。それぞれの細胞について、本年度は以下のような研究を行った。
大腸菌については、前年度に引き続き細胞死の過程でどのように細胞内の代謝能力が低下していくのかを観察した。特に、前年度までにGFP発現を指標としたタンパク質合成能力が一部の死細胞において残存する様子を観察していたが、この表現型について再現性の確認も含めて解析を行った。その結果、わずかな存在率ではあるがタンパク質合成能力を維持する細胞が死細胞集団中に存在することが再確認された。これらの細胞の一部は、わずかにではあるが細胞伸長を行いながらもその後に伸長が停止し、分裂できず死細胞として検出される細胞がいた。つまり、タンパク質を合成することはできるけれども細胞伸長に支障があり、結果として自己複製できない細胞がいることが明らかとなった。
出芽酵母細胞の死過程の観察については、前年度に引き続き、二種の実験室酵母株と二種の死細胞染色試薬を用いて細胞が死んだ際に起きる細胞サイズの変化を詳細に解析し、論文発表した。細胞死とともに細胞が収縮する現象がすべての観察条件で見られたことから細胞内構造の変化に興味がもたれ、蛍光染色と電子顕微鏡による観察を行った。その結果、細胞収縮が起こる際に細胞内オルガネラの構造変化がみられたため、次年度でその詳細を解析する。
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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
当初の目的であった、大腸菌細胞の死の過程において様々な細胞内機能が低下する様子を、予定通りに3年度目までに定量的に示すことができたため。また、出芽酵母細胞についても死過程の観察を行い、細胞死とともに起こる細胞サイズの変化を発見し論文として発表することができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究は大腸菌と酵母細胞をモデルとして、回分培養中の栄養飢餓後にどのような過程を経て細胞は死に至るのかを可視化することを目的としている。これまでに様々な側面から細胞の代謝状態を経時的に測定し、大腸菌についてはタンパク質合成能力の喪失と細胞伸長能力の欠損が生死と強く結びつくことを示唆するデータを得た。そこで最終年度である2022年度は、不可逆的な細胞死がどのようにして訪れるのか、その原因となる因子を探索する予定である。大腸菌におけるタンパク質合成と細胞伸長に関わる遺伝子に注目し、その発現量が死の過程で経時的にどのように変化していくのかを解析する。個々の遺伝子のプロモーター活性を1細胞レベルで評価し、またtranscriptome解析を行って評価する予定である。大腸菌の死過程と比較するために出芽酵母についての解析を行っており、出芽酵母については細胞死の際に細胞が収縮する様子を観察している。細胞収縮は細胞膜の損傷により引き起こされると考えられたため、他の細胞内膜構造（オルガネラ）の形状にも興味がもたれた。そこで2022年度は細胞内オルガネラ構造の観察と、その時間変化の数値化を目指す。
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