2021 Fiscal Year Research-status Report
出芽酵母におけるM期離脱シグナル伝達経路の非対称性の分子機構の解明
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19K06641
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
前川 裕美 九州大学, 農学研究院, 講師 (80399683)
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2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | Mitotic Exit Network / Ogataea polymorpha / SPB / 出芽酵母 / Cdc15キナーゼ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
出芽酵母Saccharomyces cerevisiaeのSpindle Pole Body (SPB)は、MENシグナル伝達経路及びスピンドル配向チェックポイント(Spindle Orientation
Checkpoint, SPOC)の場として細胞周期制御に重要な役割を果たす。類似のSIN経路が分裂酵母にも保存されているが、キナーゼカスケードが１ステップ多い。
これまでに、メタノール資化酵母Ogataea polymorphaは遺伝子構成から出芽酵母MENよりも分裂酵母SINに近いシグナル伝達経路（以降、MESと称する）を持つことを見出した。更に、MEN, SINは共に主要因子の細胞内局在が非対称である特徴を持つことから、O. polymorphaのMESの細胞内局在の解析を行い、時間的・空間的なMES活性制御を２つのキナーゼHcd1及びHcd2が分担していることを見出した。また、下流因子の細胞内局在の解析から、MESキナーゼカスケード活性化は母細胞に限定されるが、エフェクターが娘細胞に分配されM期離脱・細胞質分裂の引金になることが示唆された。S. cerevisiaeではMEN最上流因子Tem1 GTPaseを負に制御するBub2-Bfa1 GAP複合体は分裂後期に入ると、リン酸化により不活性化されるが、O. polymorphaのBub2-Bfa1は分裂後期にも活性を維持しており、MES活性化を母細胞に限定する為に重要な役割を果たしていることが示唆された。タイムラプス観察から、Bfa1蛋白質は分裂中期にはスピンドル両端のSPBに局在するが、分裂後期に一方のSPBが娘細胞質に侵入するタイミングで娘細胞のSPBの局在が強くなり、同時に母細胞のSPBからは排除されることが明らかになった。Bfa1蛋白質のSPB結合を制御する分子および分子修飾の解明が今後の課題である。
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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
コロナ禍による移動自粛の影響で顕微鏡解析が予定よりもやや遅れており、O. polymorphaのMEN因子のタイムラプス解析と相互依存性の解析が一部やり残しているものの、補助事業期間延長が認められた2022年度末までには解析終了の見通しが立っている。昨年度の研究で確立した条件変異株作製の為の組換えDNAツールを更に改良したことにより、今後の研究をスピードアップすることができる。
質量分析法を用いたBfa1蛋白質のリン酸化部位の解析から、スピンドル配向チェックポイント（SPOC）キナーゼの標的部位候補を得ることができた。昨年度の研究と合わせてデータが蓄積しており、研究は詳細の解明に向けて進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度の研究からBub2-Bfa1 GAP複合体が分裂後期に娘細胞でのMES活性化を抑制し、活性化を母細胞に限定する役割を果たすことを示した。このことから、Hcd1, Hcd2のSPB局在の非対称性に特徴づけられる母細胞と娘細胞領域では異なるMES活性制御では、Bub2-Bfa1の細胞内局在・活性制御が鍵となると考えている。S. cerevisiaeではBfa1蛋白質が多重のリン酸化制御を受けているのに対して、これまでにO. polymorphaのBfa1蛋白質には数箇所のリン酸化部位を同定したのみであることから、リン酸化制御の標的はBfa1以外の蛋白質である可能性が考えられる。今後は、MESの細胞内局在制御に働くと考えられるTem1及びBfa1が結合するSPB因子に注目し、スピンドル配向チェックポイント（SPOC）によるMES制御を指標に、リン酸化による制御についての検証を進める方針である。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍による移動自粛の影響で国内の協力研究室で実施予定であった顕微鏡解析を実施できなかったため、次年度使用額が生じた。
次年度は、質量分析による蛋白質修飾部位の同定、変異株等作製の為の分子生物学実験、他研究機関に出張しての顕微鏡観察実験を実施するための出張旅費、消耗品費、解析依託費に使用する。また、執筆を進めている論文投稿のための費用にも使用する。
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