2021 Fiscal Year Research-status Report
極限環境耐性動物クマムシの持つ耐性メカニズムのダイナミズムと新規分子原理の解明
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20K20580
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
國枝 武和 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (10463879)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 乾燥耐性 / 相分離 / ゲル相転移 / ソフトマター / 弾性体 / クマムシ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、これまでに同定してきた脱水ストレスに応答して可逆的に凝集するクマムシタンパク質群 DRYPs について解析することで、新たな耐性原理の検証と提唱を目指している。本年度は、まずストレス依存に動物細胞内で繊維構造を形成するクマムシ固有の CAHS タンパク質群について、線維化がもたらす物理特性の変化と生物学的影響を解析した。in vitro における微小液滴を用いた生物物理学的解析からCAHSタンパク質溶液は非ストレス時には完全に液体状態であるが、高塩環境下では顕著なヤング率の向上を検出し弾性体に変化することを明らかにした。さらに同CAHS遺伝子の安定発現昆虫細胞株を樹立したところ、高浸透圧ストレス下において細胞表面の弾性が有意に亢進するとともに、浸透圧による細胞体積減少が顕著に抑制されることを明らかにした。また、高浸透圧下における細胞の生存率も向上することを示した。これらの成果はCAHSタンパク質の線維化が細胞の物理特性に影響を与えるとともに生物学的なストレス耐性に寄与することを示している。ストレス耐性のメカニズムとして、CAHSタンパク質のようにストレス時にオンデマンドで線維化し細胞を物理的に強化するという新たな原理を提案するものである。また、CAHS 以外の DRYPs についてもストレス時における細胞内凝集形態を網羅的に解析し、様々な凝集パターンを示すものを同定した。なお、生物物理学的解析は東大・駒場の柳澤研・澤井研との共同研究として実施した。
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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
本研究課題における最重要項目であるストレス依存の可逆的な凝集体形成（線維化）がもたらす物理的特性の変化と生物学的役割について両方とも約一年前倒しで検証が完了しており進捗状況は順調である。
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| Strategy for Future Research Activity |
CAHS タンパク質には複数のパラログが存在し、その種類によって凝集形態が異なる。また、複数のパラログが同時に存在することで協調的に凝集体を形成することも観察されていることから、今後はパラログによる凝集形態の違いをもたらすメカニズムや協調的な凝集体形成のメカニズムについても解明を進める。
また、CAHS 以外の DRYPs についてもストレス依存の凝集体形成が観察されたことから、これらの機能や協調的な役割についても解明を進める。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍のため、一部機器・部品の購入が遅れ間に合わなかった。また、他機関との共同研究に制約が生じ進行が遅れたため。
機器等の納入を進めるとともに、他機関との共同研究については適時実施する予定である。
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