2021 Fiscal Year Research-status Report
線虫C. elegansの高い温度への馴化に関わるミトコンドリア分子の解析
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21K15141
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| Research Institution | Konan University |
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Principal Investigator |
岡畑 美咲 甲南大学, 自然科学研究科, 特別研究員 (20880561)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | C. elegans / 温度 / 3ヒドロキシアシルCoA脱水素酵素 / ミトコンドリア |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでに、C. elegansの25度から15度への温度馴化の研究から、C. elegansの低温馴化には頭部温度受容ニューロンのK+チャネルが関わることを見つけたが、15度から25度への高温馴化のメカニズムについては解析が進んでいなかった。そこで、高温馴化を制御するメカニズムを解明するために、これまでに、15度から25度への温度上昇時に発現が変動する遺伝子を次世代DNAシーケンサーを用いたRNAシーケンス解析により、網羅的なスクリーニングを行なった。ヒトのミトコンドリアマトリックス内において、脂肪酸代謝のβ酸化経路で働くHADH (3ヒドロキシアシルCoA脱水素酵素)の線虫ホモログの遺伝子は温度変化時に発現が顕著に上昇しており、この遺伝子の変異体は高温に馴化するのに時間がかかる異常を示した。
そこで、令和３年度は線虫C. elegansにおいて、HADHが高温馴化を制御する組織を同定するために、様々な組織で特異的に野生型HADHを発現させたhadh変異体を作成し、高温馴化を測定した。その結果、約13種のニューロンで特異的にHADHを発現させたHADHの変異体において、高温馴化異常の回復がみられた。さらに、HADHが制御する細胞小器官を同定するために、GFP蛍光タンパクを用いて細胞内局在解析を行なったところ、HADHは線虫においてもミトコンドリアに局在することがわかった。現在、HADHが高温馴化を制御するニューロンのさらなる絞り込みを行っている。また、HADHが高温馴化を制御する細胞小器官を同定するために、野生型のhadh遺伝子をミトコンドリアに局在させた際にhadh変異体の高温馴化異常が回復するかを調べている。
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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
野生型のhadh遺伝子をさまざまな組織で発現させたhadh変異体を多数単離し、高温馴化テストを行うことにより、HADHの機能ニューロンを13種まで絞り込むことができた。さらに、GFP蛍光タンパクを用いた発現細胞解析により、HADHはニューロンにおいてミトコンドリアに局在することがわかってきた。以上のことから、HADHが高温馴化を制御する細胞小器官と機能ニューロンの同定にむけて、おおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの解析から、ヒトのミトコンドリアマトリックス内において、脂肪酸代謝のβ酸化経路で働くHADH (3ヒドロキシアシルCoA脱水素酵素)の線虫ホモログの遺伝子は温度変化時に発現が上昇しており、hadh遺伝子はニューロンで機能することで高温馴化を制御することがわかってきたが、機能ニューロンはまだ同定できていない。そのため、本年度はHADHが高温馴化を制御する機能ニューロンの絞り込みを行う。機能ニューロンは約13種のニューロンに絞り込んでいるため、個々のニューロンで特異的にhadh遺伝子を発現させたhadh変異体の高温馴化を測定し、異常が回復するかを調べる。さらに、これまでに、HADHは線虫においてもミトコンドリアに局在することがわかったため、最新の温度インディケーターをミトコンドリアで発現させ、飼育温度依存的なミトコンドリアの温度変化を定量化することで、低温に暴露された際の死因の解明を目指す。
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