2021 Fiscal Year Research-status Report
独自の順遺伝学アプローチによる植物の活性酸素誘導性プログラム細胞死の分子機構解明
| Project/Area Number |
20K21276
|
|---|
| Research Institution | Shimane University |
|---|
Principal Investigator |
丸田 隆典 島根大学, 学術研究院農生命科学系, 教授 (50607439)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小川 貴央 島根大学, 学術研究院農生命科学系, 准教授 (80603802)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
|
| Keywords | 活性酸素種 / 酸化ストレス / 細胞死 / カタラーゼ / シグナル伝達 / シロイヌナズナ |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、カタラーゼ欠損株（cat2）の細胞死を抑圧するセカンドサイト変異の解析から、H2O2誘導性細胞死の分子機構の解明を目指している。原因遺伝子として、特にシステインリッチタンパク質（CRUP）と他2つの遺伝子（SUP1およびSUP2）に注目し、これらの生理機能と相互関係について調べている。初年度はCRUPのcDNAクローニングを試みたが、遺伝子サイズの異常な大きさのためにうまく行かなかった。そこで、CRUPの細胞内局在性や相互作用タンパク質を明らかにするために、ペプチド抗体を作製したがCRUPとの反応が低く、そのような解析に用いることはできなかった。そのため、改めてcDNAクローニングを再開し、遺伝子断片を個別にクローン化することに成功した。現在、CRUPのcDNA断片をIn-Fusionにより融合し、完全長cDNAのクローン化およびGFP等のtagとの融合コンストラクトの作製を試みている。
生理学およびトランスクリプトーム解析の結果から、SUP1の遺伝子欠損はcat2におけるH2O2生成を抑制し、H2O2の下流で生じるグルタチオン酸化およびトランスクリプトーム変化を抑制することを明らかにすることができた。この遺伝子はグルタミン合成酵素をコードしており、光呼吸フラックスに影響すると考えられる。また、初年度にSUP2はグルタチオン酸化を介して細胞死を誘導することを見出した。今年度は、ホルモノームや遺伝子発現解析の結果から、グルタチオン酸化の下流でアブシシン酸や老化プロセスが活性化されることを見出した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究計画の中心であるCRUPの機能解析は、その特徴的な遺伝子構造のために大きく遅れている。しかし、SUP1およびSUP2の機能解析が当初の予想を大きく上回って進展しており、H2O2生成制御および下流のシグナル伝達イベントのアウトラインを明確化することができたため、研究計画全体としては概ね順調に進んでいると判断した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
CRUPのクローニングに目処がたったことから、最終年度は予定していたCRUPの分子生物学的解析を中心に進める。また、並行して他のSUP遺伝子の解析を進め、酸化ストレス誘導性細胞死のアウトラインを構築する。過去2年の研究結果から、酸化ストレス誘導性細胞死制御へのアブシシン酸、DNA損傷応答および老化プログラムの関与が示唆されており、これらのプロセスに関わる遺伝子の細胞死への影響を調べる。
|
| Causes of Carryover |
当該年度に実施予定だったCRUPの分子生物学実験の一部を行うことができず、最終年度に実施することになったため。
|
