2023 Fiscal Year Annual Research Report
酵母小胞体の形状およびサイズ変化による分泌蛋白質生産能の向上
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22K19135
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
木俣 行雄 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (60263448)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Keywords | 小胞体 / 酵母 / 小胞体ストレス応答 / 脂質生産 / 分泌タンパク質生産 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
小胞体の機能不全は小胞体ストレスと総称され、真核生物はそれに対する防衛応答として、小胞体を構成するタンパク質の発現を誘導する。これが小胞体ストレス応答である。小胞体ストレスを惹起する小胞体ストレスセンサーのひとつが、小胞体膜貫通タンパク質Ire1である。子嚢菌類では、小胞体ストレスに応じて活性化したIre1はRNaseとしての活性を発揮し、HAC1 mRNAのスプライシングを促す。そして、スプライシング型HAC1 mRNAの翻訳産物であるHac1タンパク質が、小胞体ストレス応答を引き起こす転写因子となる。他の研究者たちによる研究、および、本研究プロジェクトでの前年度における研究によって、S. cerevisiae細胞にてHac1タンパク質を人為的かつ恒常的に発現させると、小胞体が伸展し、脂質や分泌タンパク質の産生量が向上することが示されている。
そこで本研究においては、元来から高いタンパク質分泌能や脂質合成能を示すP. pastorisに対しても同様の手法を適用することを目指し、P. pastorisにおけるIre1やHac1の機能の精査を進めた。ゲノム編集法によってIRE1遺伝子破壊(ire1Δ)やHAC1遺伝子破壊(hac1Δ)を行ったところ、予想通り、ire1Δ株もhac1Δ株も小胞体ストレス応答が不全となった。一方、サイトゾルにおけるタンパク質折り畳み不全に起因する熱ショック応答については、hac1Δ株は正常であったのに対し、ire1Δ株やire1Δhac1Δ株では、非ストレス状態でも熱ショック応答が惹起された。すなわち、P. pastorisにおいては、Ire1は小胞体ストレス応答の惹起のためにHAC1 mRNAスプライシングを引き起こすだけでなく、他の未知なメカニズムにより、おそらくはサイトゾルにおけるタンパク質の品質を保つことを通じて、熱ショック応答を抑えているのである。
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