アルミニウム毒性と膜脂質 ― ゲノム情報に基づく lipidomics解析

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26450483
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: 砂入 道夫 日本大学, 生物資源科学部, 教授 (80196906)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 環境適応 / アルミニウム耐性 / アルミニウム毒性

Outline of Annual Research Achievements

アルミニウムイオン(Al)の毒性には、酸化ストレスあるいは膜脂質流動性の攪乱や、メタルイオンの恒常性の攪乱などが関与すると言われているが、その分子メカニズムの詳細はいまだ明らかになっていない。我々は酸性土壌に適応した植物・微生物共生系の研究から高濃度Al 耐性と膜脂質組成（流動性）の間に強い相関があることを見出した。本研究では、高濃度Al耐性微生物あるいは出芽酵母などのモデル微生物について、ゲノム情報に基づき作成した各種変異株の脂質を精密かつ網羅的に(lipidomics) 解析することにより、Al 毒性および耐性と膜脂質の関係を明らかにすることを目指している。
本年度は、モデル生物を用いた研究については、出芽酵母BY4741 株由来のノックアウト・コレクション（4826 株）を用いた選抜を進め、Al感受性に変化を生じた多くの変異株を単離し、エンドサイトーシスやトリカルボン酸回路などの細胞機能クラスがAl毒性や耐性と相関することが判明した。また、これら変異株の中には、膜脂質の組成や局在性に影響を与える遺伝子群も含まれており、本研究の材料として出芽酵母が有用であることが示された。一方、高濃度Al耐性微生物を用いた研究については、Acidocella aluminiidurans AL46 株およびRhodotorula taiwanensis RS1 株の脂質組成の検討を進めた。その結果、リン脂質量がAl感受性と関連する可能性を認め、詳細な検討に取り組んでいる。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

出芽酵母BY4741 株由来のノックアウト・コレクション（4826 株）から確実なアルミニウム感受性変異株を選抜するために、統計解析や再実験が必要となり、時間を要した。また、これら単離した出芽酵母の変異株の脂質を精密かつ網羅的に(lipidomics) 解析するためには、ある程度の量の均一な細胞が必要だが、再現性よく安定的に調製するための条件を検討するために時間を要した。

Strategy for Future Research Activity

モデル生物を用いた研究については、本年度検討した、出芽酵母の変異株の脂質を精密かつ網羅的に(lipidomics) 解析するために必要な量の均一な細胞を再現性よく安定的に調製する方法を用いてlipidomics解析実験を進めて行く。また、高濃度Al耐性微生物を用いた研究については、本年度得られたリン脂質とAl感受性との関連に関する実験結果を用いて解析を進める予定である。これらを着実に遂行することにより、遅れを取り戻す予定である。

Causes of Carryover

選抜した変異性株の細胞を再現性良く安定的に調製する条件の検討に時間を要し、当初の予定より少額しか経費を要さなかったため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

再現性が良く安定的な細胞調製法を用いて、当初計画に従いlipidomics解析を進める予定である。それに合せ予算の使用も進む予定である。