2021 Fiscal Year Research-status Report
ペルオキシソームタンパク質輸送を制御するユビキチンシグナルの役割
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20K06711
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| Research Institution | National Institute for Basic Biology |
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Principal Investigator |
真野 昌二 基礎生物学研究所, オルガネラ制御研究室, 准教授 (20321606)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ペルオキシソーム / ユビキチン / タンパク質輸送 / apem変異体 / Peroxin / シロイヌナズナ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
単膜系オルガネラのペルオキシソームは、脂肪酸代謝など個体の維持に必須の様々な機能をもつ。これらの機能を担うペルオキシソームタンパク質は全て核ゲノムにコードされているため、ペルオキシソームへの正確なタンパク質輸送が、様々なペルオキシソームの機能、ひいては細胞や個体の維持に重要である。申請者がペルオキシソームタンパク質輸送異常を示す変異体として単離したシロイヌナズナのapem7 (aberrant peroxisome morphology 7) 変異体の解析から、APEM7遺伝子がペルオキシソーム形成因子 (PEX: Peroxin) の1つPEX4に相同性のあるタンパク質をコードし、ユビキチン結合活性をもつことが明らかとなった。植物ペルオキシソームの膜上には、PEX4の他にもユビキチン化に関わる因子が存在し、それら因子の機能低下はペルオキシソームタンパク質輸送の異常を示し、その結果植物体の発育不全や胚発生致死を引き起こす。本申請課題では、ペルオキシソームタンパク質輸送を制御するユビキチンシグナルの分子機構の解明と、その制御機構の植物種間における共通性あるいは種特異性に迫る。
PEX4を介したユビキチンシグナル系の最終的なターゲットとして、サイトソルのペルオキシソームタンパク質レセプターのPEX5が想定された。2021年度は、このPEX5の動態について解析を進めた。親株およびapem7から可溶性画分と膜画分を調整し、PEX5抗体を用いたイムノブロット解析を行ったところ、親株では主に可溶性画分に局在するPEX5が、apem7変異体では膜画分に局在すること、膜画分に局在するPEX5の分子量は、可溶性画分のPEX5に比べ大きいことが明らかとなった。これらの結果から、修飾を受けたPEX5がペルオキシソーム膜に集積してしまうことで、タンパク質輸送に異常をきたすと推察された。
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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
これまでのapem7を用いた成果をまとめた論文を投稿した。査読者からは好意的なコメントが寄せられ、修正原稿を投稿し、現在審査を受けている。また、apem7を含めたイメージングを指標にしたスクリーニングにより得られたapem変異体を用いたペルオキシソーム研究のレビューを執筆し、2022年4月に受理された。
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| Strategy for Future Research Activity |
ペルオキシソーム膜上に局在する分子量が大きいPEX5のユビキチン化の状態を明らかにする。また、PEX4抗体を用いた免疫沈降サンプルを用いてMS解析を行い、相互作用因子を同定する。
ゼニゴケのPEX4、PEX12などユビキチン系因子をコードする遺伝子の破壊株を、ゲノム編集技術を用いて作製し、ペルオキシソームタンパク質輸送および個体への影響を調べる。PEX4プロモーターとレポーターとの融合遺伝子を導入した形質転換ゼニゴケを作製し、どの時期のどの細胞でPEX4の遺伝子が発現しているか明らかにする。
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| Causes of Carryover |
今年度は、学会や研究打ち合わせについてはほとんどがオンラインとなったため、旅費の使用が計画より少ない状況となった。コロナの影響は未だ予断を許さない状況であり、令和4年度も学会等はオンライン開催の可能性もあるが、研究活動については、現在のところ実施可能であるため、令和3年度に使用しなかった経費も含め適切に使用することにより、本課題を効率的に推進していく。
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