線虫腸内オルガネラをモデルとした新たな栄養貯蔵様式と飢餓応答機構の解析

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K05509
• Research Institution: Iwate Medical University
• Principal Investigator: 錦織 健児 岩手医科大学, 薬学部, 助教 (20563844)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: ペプチド / C. elegans / プロテオミクス / オルガネラ

Outline of Annual Research Achievements

線虫の腸は、栄養の吸収だけでなく栄養分子の貯蔵や分配をも担う多機能な臓器である。その腸細胞内に見られるHEBE顆粒は幼虫後期から成虫の若い時期に豊富に形成される直径2マイクロメートル程度の顆粒状のオルガネラである。HEBE顆粒は加齢によって消失するほか、飢餓により失われるため若い時期に必要な栄養関連の機能を持っていると考えられる。本研究では、オルガネラにおけるペプチド性の栄養貯蔵と飢餓応答に関わる分子基盤を解明するため解析を行なっている。HEBE顆粒の分子基盤を担う分子を特定するため、抗体を用いた磁気精製によりHEBE顆粒を単離し、質量分析を用いてHEBE顆粒に局在するタンパク質の同定を進めている。これまで、小規模で行った解析においてABC輸送体タンパク質であるHAF-4やHAF-9など局在が既知のものの他、数十種類のタンパク質を見出した。中には興味深い局在候補タンパク質も見られ、HEBE顆粒の分子基盤を解明するための下地が整えられつつある。今後は更に規模を拡大して網羅的に解析することで含有量の少ないタンパク質の同定を計画している。局在タンパク質の同定と並行してHEBE顆粒に貯蔵されている分子の解析も進めており、野生型とHEBE顆粒の形成異常を示す変異体からHEBE顆粒の粗精製画分を調製し、質量分析によって比較を行ったところ、野生型のみに見られる多数のスペクトルが得られている。今後は同定したタンパク質の機能解析と併せ、これらの貯蔵因子がどのような機構で貯蔵されるのかを明らかにするとともに、飢餓応答の分子機構の解明にも着手していく。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初予定していた局在タンパク質の同定と貯蔵因子の同定に向け既に小規模解析が済んでおり、概ね順調に進展しているといえる。また当初大幅に時間を要していた網羅的な情報の整理に関してpythonを用いた簡単なプログラムで解決できたため、今後、研究進展のさらなる加速が期待される。

Strategy for Future Research Activity

今後は局在タンパク質の同定、貯蔵因子の同定どちらも規模を拡大して行う。貯蔵因子の同定に関しては定量的な解析が必要なため複数回実施して統計的な解析を実施する。これらで得られた候補因子の解析を通じてHEBE顆粒の栄養貯蔵機構や飢餓応答機構の解明に取り組む。

Causes of Carryover

COVID-19の蔓延により、学会参加を見送った。また、人件費に相当額予定していたが、適当な人材が見つからなかったため次年度へと繰り越した。当該年度の研究ではまだ小規模の解析を行なったため、研究補助員が不在でもなんとか対応することが可能であった。次年度は年度前半で実験補助員を募り、大規模解析を進めていく。また、大規模解析の結果を受けて発現量解析には受託のサービスを活用して円滑に研究を進展していく予定である。