2015 Fiscal Year Research-status Report
モデル生物を用いた減数分裂期におけるTORC1の活性化と生理機能の分子機構の解明
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26440053
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
中嶋 昭雄 神戸大学, バイオシグナル研究センター, 准教授 (70397818)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | TORC1 / 減数分裂 / シグナル伝達 / モデル生物 / 分裂酵母 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
目的：TORC1キナーゼは生育環境中の栄養シグナルを受け、細胞の主要な機能を制御する重要な分子である。本研究では、モデル生物である分裂酵母（S. pombe）の減数分裂過程におけるTORC1の活性制御メカニズムおよび生理機能を明らかにし、生殖細胞におけるTORC1の分子機能モデルの構築を目指す。
研究代表者は、減数分裂時にTORC1が細胞外栄養環境非依存的に強く活性化されることを明らかにしている。また、その減数分裂特異的なTORC1活性制御について、減数分裂の各プロセスで進行が停止する遺伝子変異株を用い、TORC1活性化の起点となるプロセスと活性化に必須な分子を昨年度同定したが、本年度においてもさらに、別の分子が減数分裂特異的TORC1の活性化に部分的関与することを突き止めた。この分子は体細胞分裂と減数分裂の両周期の進行に関わることが知られている。また、哺乳類細胞ではG2-M期移行期にこの分子とTORC1との相互作用が知られているが、減数分裂時では詳細は明らかとなっていない。さらに、減数分裂時にTORC1の機能を阻害すると、特に減数分裂前DNA複製の開始の遅延が示され、DNA複製に関わるいくつかの分子の発現異常が認められた。このことは、TORC1が減数分裂時にDNA複製の開始に関わること、そして減数分裂前DNA複製を含め、減数分裂進行に関わる分子群の発現調節に関わっていることを示唆している。このTORC1の性質はこれまでにどの生物種においても報告されていない。また、TORC1は通常主に液胞膜上に局在するが、減数分裂進行時には体細胞分裂期とは異なる特徴的な局在を示しており、その生理的な意義の解析を進めている。
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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
本年度も減数分裂でのTORC1活性制御機構について解析を進め、重要な働きをする分子を昨年度に続き同定し、減数分裂時のTORC1の役割として減数分裂前DNA複製開始への関与およびDNA複製に関わる分子の発現制御への関与が明らかとなり、減数分裂特異的なTORC1活性制御の分子メカニズムの解明が進んだ。これらの結果を受け、関連分子とTORC1とのより直接的な相互作用の検証へと進むことが可能となった。また、この減数分裂特異的なTORC1の制御機構は、これまで知られている栄養依存的なメカニズムとは独立的に働いている可能性が高いことも示唆され、全く知られていない制御メカニズムを提示できるかもしれない。さらに減数分裂期のTORC1の細胞内局在は、体細胞分裂時の液胞膜上とは異なるユニークな局在化を示す結果が得られており、その局在は、TORC1が減数分裂前DNA複製開始制御以外の減数分裂のイベントへの関与の可能性を示唆しており、研究の新たな展開が期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の成果を受け、次年度は以下の点を中心に検討を行う。
本研究で同定されたTORC1の活性化に関わる減数分裂関連分子とTORC1複合体構成分子およびTORC1シグナリング構成分子との詳細な相互作用を調べる。減数分裂期の遺伝子発現制御へのTORC1の関与についてDNAマイクロアレイ解析または次世代シークエンサーによるRNAseq解析により検証する。影響のあった遺伝子からそれらの発現を制御する転写因子を推測し、TORC1との相互作用およびTORC1による転写因子の機能制御について検証する。TORC1の減数分裂特有の細胞内局在化について、同様の局在化が観察される他のタンパク質群とTORC1およびTORC1シグナリング構成分子との相互作用を検証し、その特有な局在の生理的な役割を探る。また、TORC1の減数分裂における生理機能について、TORC1活性を阻害し、減数分裂の各プロセスへの影響を細胞生物学的に解析し、特に栄養飢餓で誘導されたオートファジーが減数分裂移行期にどのように制御されるかについて検証する。
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| Causes of Carryover |
本年度は他の研究予算からの措置および消耗品および購入機器の種類・価格変更により当初の予定より小額で済んだ。一方で、現在解析を進めているTORC1およびその制御因子のタンパク質間の相互作用を安定的に測定が可能となる大型の細胞破砕装置を備品として導入した。そのため、使用額としては当初の予定とほぼ同額であったが、昨年度からの繰越金とDNAマイクロアレイによる遺伝子発現解析を次年度に繰り越したため繰越金が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度は、TORC1による減数分裂期の遺伝子発現制御の検討のためDNAマイクロアレイ解析または次世代シークエンサーによるRNAseq解析、さらにTORC1構成因子の翻訳後修飾および他の制御因子との相互作用による機能調節の解析を行う予定であり、それらのための経費を見込んでいる。
また、当初の計画通り、実験試薬・消耗品の購入、学会等における研究成果発表のための旅費等への使用を予定している。また、研究計画の最終年度にあたり、研究成果の学術論文としての発表を予定しており、そのための英文校正費および学術雑誌への掲載費を予定している。
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Research Products
(7 results)
