2020 Fiscal Year Annual Research Report
線虫の低温耐性を改善する不凍タンパク質の生体内作用機序の解明
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19K15787
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
倉持 昌弘 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 助教 (60805810)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 線虫 / 不凍タンパク質 / 低温耐性 / 細胞保護 / 熱ヒステリシス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
不凍タンパク質（Antifreeze Protein: AFP）は、氷結晶成長阻害というユニークな性質をもちます。様々な生物由来のAFPを線虫C．エレガンスに遺伝的に導入し、凍結環境におけるAFP作用を観察したところ、氷の成長阻害による細胞保護と著しい低温耐性の改善を見出すことができました。さらに興味深い結果として、氷の発生しない非凍結温度域でも低温耐性の改善が見られ、氷とAFPの作用ではない新たな機能が働いている可能性が出てきました。本課題では、この非凍結温度において低温耐性を引き起こすAFPの生体内作用に着目します。種々の変異AFPを発現する線虫の低温耐性を観察し、温度制御下における細胞内AFP作用を蛍光イメージングにより可視化解析し、非凍結温度における生体内AFP機能を構造に起因した物理特性の視点から明らかにしていきます。
魚類由来AFPの疎水面に変異を導入することで、5種類の変異AFPを作製しました。これらを遺伝子発現する線虫を利用して、非凍結温度における線虫低温耐性を観察しました。その結果、非凍結温度においても、氷晶成長抑制のAFP効果と、線虫低温耐性の間に一定の相関を示すことがわかりました。また、AFP分子と蛍光タンパク質をヒュージョンしたコンプレックスを用いることで、AFP分子の発現量と線虫低温耐性の関係を評価しました。その結果、線虫低温耐性とAFP発現量に相関はなく、AFP濃度の違いによって低温耐性が変化した可能性は低いことがわかりました。したがって、非凍結温度におけるAFP機能として、線虫の低温耐性が改善されたことがわかり、またAFPの疎水面構造が非凍結温度においても重要な鍵を握ることが示唆されました。さらに、細胞膜流動性の評価系として、光褪色後蛍光回復法（FRAP）により、線虫細胞膜の流動性観察を実施したところ、AFPによる効果を細胞レベルでも観察することができました。
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