2013 Fiscal Year Annual Research Report
初期胚発生におけるタンパク質・オルガネラの選択的分解のメカニズムと生理機能
| Project/Area Number |
23687027
|
|---|
| Research Institution | Gunma University |
|---|
Principal Investigator |
佐藤 美由紀 群馬大学, 生体調節研究所, 准教授 (70321768)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2015-03-31
|
| Keywords | エンドサイトーシス / ユビキチン / 線虫 / 受精 / オートファジー |
|---|
| Research Abstract |
申請者らは線虫 C.elegans を用いて，受精後の時期にはリソソーム分解系が一過的に活性化し，配偶子に由来する成分を積極的に分解することを見出してきた．まず，１細胞期の受精卵では卵母細胞に由来する一群の膜タンパク質がエンドサイトーシスにより選択的に取り込まれ，リソソームで分解される．この時期の細胞内のユビキチンの動態を詳細に調べたところ，エンドソーム上に大量のユビキチン鎖が一過的に集積することが明らかになった．またこのユビキチン鎖は主に K63 結合であり，K48 結合ユビキチン鎖は検出されなかった．また，膜タンパク質のエンドサイトーシスに関わる因子を探索したところ，UBC-13とUEV-1を同定した．これら二つの因子は K63 結合ユビキチン鎖の生成に特異的に関わるユビキチン結合酵素複合体として機能することが知られている．ubc-13 または uev-1 変異体の受精卵では，膜タンパク質が細胞膜から取り込まれるものの，エンドソームから再び細胞膜へと輸送されてしまい，安定に存在する様子が観察された．またこれら変異体では，受精卵エンドソーム上への K63 結合ユビキチン鎖の集積が著しく低下していた．これらの結果から，UBC-13・UEV-1 による K63 結合ユビキチン鎖の生成がエンドソーム上での膜タンパク質のソーティングに必要であることが示唆された．また，ユビキチン化は受精後の細胞周期の進行に関わる Anaphase-promoting complex の下流で制御されていることも明らかとなった（Sato, et al., 2014）．一方，受精直後に侵入した精子の近傍に局所的なオートファジーが誘導されることを見出し，このオートファジーによって精子に由来するミトコンドリアなどの父性オルガネラが選択的に分解されることも明らかにしてきた．この過程に関わる因子を網羅的 RNAi により探索し，候補因子の同定に成功した．現在これら候補因子について詳細な解析を進めている．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
受精後に誘導されるエンドサイトーシスによる膜タンパク質の分解については UBC-13・UEV-1 によるK63 結合ユビキチン鎖の生成が必要であること示し，具体的なメカニズムに迫ることができた．また，K63 結合ユビキチン鎖の具体的な生理機能を個体レベルで示すことができた．受精卵におけるオートファジーについては，関連因子のスクリーニングを順調に進めており，候補因子の同定にも成功している．今後の詳しい解析により基質の選別や時期特異的誘導のメカニズムの解明が期待できる．
|
| Strategy for Future Research Activity |
網羅的RNAiスクリーニングで同定したオートファジー関連因子の詳しい機能解析を集中的に行い，基質の選別や時期特異的誘導のメカニズムを明らかにする．また，変異体やRNAiによる機能阻害の表現型を調べ，生理的意義を明らかにする．
|
