2019 Fiscal Year Annual Research Report
栄養レベルに応答して寿命を調節する細胞内情報ネットワークの研究
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19H03224
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
塩崎 一裕 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (00610015)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | mTOR / mTORC1 / 分裂酵母 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、哺乳類細胞と同様のmTORシグナル経路をもち、遺伝学的解析の容易な分裂酵母をモデル系として、栄養源に応答したmTOR活性制御機構を明らかにするとともに、その下流因子の寿命決定における役割を解明する。
われわれは、分裂酵母RagA-RagC (Gtr1-Gtr2とも呼ばれる)の解析から、RagAがGDP結合型になると、mTORC1活性を抑制することを発見した(Chia et al. 2017 eLife)。RagAあるいはRagCを欠損した分裂酵母株は、アミノ酸の取り込みや接合に欠損が見られるなどの表現型を示し、また、これらの表現型がラパマイシンによって抑制されることから、TORC1活性の異常亢進が起きていると考えられる。さらに、RagAの制御因子として、哺乳類のGATOR複合体にあたるタンパク質複合体を分裂酵母で同定し、その機能を解析している。興味深いことに、分裂酵母GATOR2複合体構成因子の遺伝子破壊株は顕著な表現型を示さず、現在提案されている哺乳類GATOR2複合体の機能とは相入れない結果となっている。
また、われわれは、分裂酵母mTORC1の温度感受性変異を多コピーで相補する遺伝子として転写因子Sfp1の遺伝子を単離した。Sfp1タンパク質の安定性はmTORC1活性で制御されており、栄養飢餓によってmTORC1が不活化すると、Sfp1タンパク質の急速な分解がおこる。出芽酵母の相同因子と同様、分裂酵母Sfp1はリボソームタンパク質遺伝子の発現を誘導しており、mTORC1の下流でタンパク質合成を正に制御していると考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
mTORC1の下流で機能するMaf1タンパク質が、分裂酵母の継時寿命を正に制御していることを明らかにした (Shetty et al., Aging Cell 2020)。Maf1はRNAポリメラーゼIIIによる転写の抑制因子であるが、その機能はmTORC1依存的リン酸化によって阻害される。出芽酵母Maf1は、リン酸化によってその核局在が制御されているが、分裂酵母Maf1はリン酸化状態に関わらず核内に局在していることを明らかにした。特に、セントロメアタンパク質であるCnp1と共局在を示したことから、tRNA遺伝子が多数存在するセントロメア近傍に局在している可能性がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
RagA-RagCやGATOR1複合体を欠損した分裂酵母株では、抑制制御を失ったmTORC1の活性が異常亢進し、生育が損なわれるが、生育の回復した 復帰突然変異体が高頻度で単離できる。その大部分はmTORC1あるいはその活性化因子Rhebに抑制変異を持っているが、それ以外の遺伝子に抑制変異があると判断できる変異体も多数単離しており、それらの解析をさらに進める。また、分裂酵母mTORC1の温度感受性変異を多コピーで相補する遺伝子として単離された転写因子Sfp1について、Sfp1欠損株の継時寿命表現型を調べるとともに、野生型株とSfp1欠損株で遺伝子発現プロファイルの比較解析を行い、Sfp1が発現制御する遺伝子群を網羅的に同定する。
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