2021 Fiscal Year Research-status Report
Identification and functional analysis of molecules that regulate intracellular temperature
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20K21388
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
梅田 眞郷 同志社大学, 研究開発推進機構, 嘱託研究員 (10185069)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 細胞内温度 / 脂肪酸不飽和化酵素 / 脂質 / ミトコンドリア / ショウジョウバエ / 酸化的リン酸化 / ATP合成酵素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
温度は、分子の存在状態や反応性を規定する最も重要な物理量であり、生化学反応を始めとする全ての生命活動が温度により強く影響を受ける。これまで、個々の培養細胞内の温度は、早い熱拡散により細胞外溶液と熱平衡にあり、細胞が自律的に細胞内温度を制御するとは考えられていなかった。しかし、申請者らは、ショウジョウバエ細胞が細胞内温度を感知し、自律的に細胞内温度を制御する未知の機構を有することを見出し、その制御に関わる分子群の同定と機能解析を進めている。
脂肪酸不飽和化酵素は、環境温の変動に敏感に応答して発現が変化し、脂質分子の脂肪酸鎖に二重結合を挿入することにより細胞膜の流動性を一定に保つ恒流動性適応において中心的な役割を担うと考えられていた酵素である。昨年度、ショウジョウバエ細胞に発現するΔ9脂肪酸不飽和化酵素であるDESAT1が細胞内温度制御においても重要な役割を果たすことを見出し、その作用メカニズムについて詳細な解析を行った。
本年度、DESAT1による細胞内温度上昇が酸化的リン酸化に依存していることを突き止めた。生化学的分画実験及び共焦点顕微鏡観察から，DESAT1 はミトコンドリアに近接した小胞体膜に局在することでミトコンドリアリン脂質の脂肪酸組成に強く影響を与えていることが示唆された。そこで、DESAT1 の阻害がミトコンドリア呼吸鎖による熱産生に与える影響をフラックスアナライザーを用いて詳細に解析した結果、DESAT1 はATP 合成酵素複合体の形成に重要なミトコンドリアクリステ構造の形成を促進することにより，ATP 合成と共役したミトコンドリア呼吸鎖の活性（酸化的リン酸化）を向上させることを明らかにした。
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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
脂肪酸不飽和化酵素がミトコンドリア 呼吸鎖のATP合成酵素複合体の形成に関わることにより細胞内温度を制御することを明らかにすることが出来た。
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| Strategy for Future Research Activity |
実際に細胞が低温環境にさらされた場合に、脂肪酸不飽和化酵素に依存したミトコンドリア呼吸鎖の活性上昇が観察されるのか否か、本研究の生理的意義を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
コロナ感染症拡大のため出張および共同研究がキャンセルとなり、旅費・物品費に関する支出がなかった。次年度は、コロナ感染症も収まることが予想されるため、共同研究を再開後に使用する計画である。
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[Journal Article] Extreme deformability of insect cell membranes is governed by phospholipid scrambling2021
Author(s)
Shiomi A, Nagao K, Yokota N, Tsuchiya M, Kato U, Juni N, Hara Y, Mori MX, Mori Y, Ui-Tei K, Murate M, Kobayashi T, Nishino Y, Miyazawa A, Yamamoto A, Suzuki R, Kaufmann S, Tanaka M, Tatsumi K, Nakabe K, Shintaku H, Yesylevsky S, Bogdanov M, Umeda M.
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Journal Title
Cell Reports
Volume: 35
Pages: 109219
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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