2021 Fiscal Year Annual Research Report
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20H03253
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
原 裕貴 山口大学, 大学院創成科学研究科, 講師 (80767913)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木村 健二 北海道大学, 遺伝子病制御研究所, 講師 (40644505)
久米 一規 広島大学, 統合生命科学研究科(先), 准教授 (80452613)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | オルガネラ / サイズ / 核 / 小胞体 / 線虫 / 分裂酵母 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
「複数オルガネラのサイズを連動して制御する仕組み」の理解を本研究の目的とし、本年度は主に、オルガネラサイズ定量に必要な実験設備の整備と、線虫初期胚における数種類の特定オルガネラの観察、線虫初期胚と分裂酵母における特定オルガネラのサイズ摂動実験を行った。
手法に関しては、線虫初期胚の低侵襲条件のライブイメージング顕微鏡、RNAiによる特定オルガネラのサイズ摂動条件の検討を進めた。さらに、分裂酵母に関しても、ライブイメージングにより、オルガネラサイズの解析を進めた。
特定オルガネラのサイズを操作可能な線虫初期胚の実験条件や酵母の変異体を作製し、他のオルガネラへのサイズ制御への影響の検証を進めた。一部のオルガネラ間でのサイズ制御機構に関しては、新たな機構を示唆する予備的データを得た。
上記の成果と予備データを基に、２つの新たな核サイズの制御モデルの着想を得た。この着想を基に、アフリカツメガエルのin vitro無細胞再構成系を利用し、予想される制御機構を検証した。ひとつは、細胞内に存在する卵黄顆粒が核近傍に集積し、その物理的な障害が小胞体構造の構築を妨げ、核サイズの増大速度を制御するモデルであり、この成果に関しては論文を発表した。さらに核内DNAが核サイズに与える影響についても、異種サンプルを用いた比較解析を行い、その成果を論文発表した。
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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
１．（当初計画）オルガネラサイズ定量法の確立： 線虫初期胚の低侵襲条件のライブイメージング顕微鏡、ならびにRNAiによる特定オルガネラのサイズ摂動条件の検討を行った。
２．（当初計画）サイズネットワークの定量：線虫の初期胚発生過程ならびに分裂酵母において、特定種のオルガネラ間に構造とサイズの相関関係を検出した。一部オルガネラに関しては、研究成果を論文発表した。今後は、その他のオルガネラ間サイズの制御に関しても、サイズ変化の特徴やその制御機構の特定へと研究の発展が見込まれる。
３．（当初計画）核サイズを中心としたサイズネットワーク機構の検証と決定因子の解明：小胞体構造と核のサイズネットワーク解明に向けて、小胞体構造の摂動により、核のサイズが変化する予備的データを得た。また、オルガネラ脂質膜の供給源となる細胞体積を操作可能な実験条件を探索し、核サイズ制御への影響の解析を進めている。
４．（新規方向性）DNA量との関係：当初計画の成果を基に、核内DNAが核サイズを制御するモデルを着想し、in vitro無細胞再構成系を利用することで検証した。この研究成果については論文を発表した。さらに、他の生物種や細胞種における比較解析を進め、この制御モデルが種特異的にはたらく実験的証拠を得た。この研究成果についても論文を発表した。
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| Strategy for Future Research Activity |
オルガネラサイズ定量法の確立：整備したイメージング機器を活用し、さらに多数のオルガネラに対する定量観察を推進する。観察用の線虫株の導入と、観察後の3次元定量法の確立を推進する。これにより、複数オルガネラ間のサイズネットワークの理解を試みる。この研究内容に関しては、研究責任者（原）の研究室所属の学部生2名が解析を担当し、さらに分担者（木村）研究室でも解析を進めており、円滑に実験を遂行する人的環境を整えている。
核サイズを中心としたサイズネットワーク機構の検証と決定因子の解明：得られた特定オルガネラ間のサイズネットワークの特徴を基に、線虫のRNAi（研究責任者・原）や分裂酵母の変異体作製（分担者・久米）を通して、オルガネラのサイズ摂動実験を集中的に進める。これにより、相関関係を超えた因果関係の理解を試みる。責任者と分担者の両研究室との研究交流も進めながら、線虫と分裂酵母との実験結果の比較を行い、両者の相違点・共通点を探し出し、進化の観点からサイズ制御機構の考察も試みる。
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