2013 Fiscal Year Annual Research Report
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25712007
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Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
丸山 潤一 東京大学, 農学生命科学研究科, 助教 (00431833)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 麹菌 / 細胞間連絡 / 有性生殖 / 菌糸融合 |
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| Research Abstract |
日本の伝統的な食品醸造に用いられている麹菌は、多細胞生物である。麹菌の菌糸において、隣接する細胞は隔壁にあいた小さな穴（隔壁孔）を通じて細胞間連絡を行っている。本研究では、細胞間連絡を制御する分子機構を解明し、麹菌でまだ見つかっていない有性生殖におけるメカニズムとの関連を見いだすことにより、有性世代を発見することを目的とする。
糸状菌特異的なオルガネラであるWoronin bodyは、通常、隔壁に繋留されているが、菌糸損傷時に隔壁孔をふさぐことにより、溶菌の伝播を防ぐ働きをもつ。本年度は、Woronin bodyを隔壁に繋留するタンパク質AoLAHを同定し、隔壁孔をふさぐ機能に関与することを明らかにした。AoLAHは5727アミノ酸からなる巨大なタンパク質であるが、他の糸状菌の相同タンパク質の間でアミノ酸配列が保存されていない中間領域（約2700アミノ酸）について、隔壁孔をふさぐ機能に関与することを見いだした。
一方で、細胞間連絡を制御する分子機構をより詳細に調べるため、パルスレーザーで任意の細胞を切断し、溶菌の伝播を防いだ細胞が修復して再生長をする機能について解析する実験系を確立した。隔壁孔局在タンパク質AoFus3およびAoSOについて解析を行った結果、これらが溶菌後の再生長の機能に関与することを明らかにした。
有性生殖では異なる接合型株の菌糸どうしが融合する必要があるが、麹菌の菌糸融合に関しては、1950年代の坂口謹一郎らの報告を最後に、ほとんど研究が行われてこなかった。本研究では、栄養要求性の相補を利用して、融合した細胞を高感度で検出する実験系を確立した。この手法を利用して、隔壁孔局在タンパク質AoFus3およびAoSOが菌糸融合に必要であることを明らかにした。これは、麹菌において菌糸融合に必要なタンパク質を同定した初めての成果である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
麹菌での隔壁孔を介した細胞間連絡について、溶菌後に細胞を修復し、再生長するための機能の解析が可能になり、隔壁孔局在タンパク質AoFus3およびAoSOの関与を明らかにした。したがって、平成26年度に予定している、それぞれと相互作用する新規タンパク質の詳細な機能解析が可能になった。
また、Woronin bodyを隔壁に繋留する機構の解析において、従来の透過型電子顕微鏡による観察でなく、蛍光顕微鏡により生細胞でのWoronin bodyの動態を観察することに成功した。これによって、隔壁孔局在タンパク質がどのように細胞間連絡を制御するのかを、Woronin bodyとの関連で、より詳細に解析することができるようになった。これは、当初の計画にはなかった研究による成果である。
さらに、麹菌において初めて菌糸融合の効率を定量的に解析する実験系を構築したとともに、隔壁孔局在タンパク質が菌糸融合に必要であることを明らかにした。これにより、従来は未知であった、麹菌の菌糸融合の分子機構についての解析が初めて可能となった。
以上のことより、平成26年度に予定している研究が実行可能になるとともに、当初の計画以上の進展となる成果が得られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究課題の推進方策については、大きな変更や課題はない。今後は、隔壁孔局在タンパク質と相互作用する新規タンパク質について、細胞間連絡の制御や菌糸融合における機能を明らかにする。本研究課題では、ここで得られた分子機構を利用し、麹菌でまだ見つかっていない有性世代を発見することを最終目的としている。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
当初、購入を予定していたガス供給型窒素パルスレーザーなどを導入する必要がなくなり、平成25年度の研究を遂行するのに現有の機器で十分であったため。
本研究課題の進捗を考慮して、当初の物品購入計画を変更した。具体的には、有性生殖の可否の判定を目的として、有性胞子を顕微鏡下で分離して表現型を調べるための電動マイクロマニピュレーターの購入を計画した。さらに、研究員雇用のための人件費を計上した。
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