ケルコゾア生物における“ミトコンドリア型解糖系”の理解に向けた基礎的研究

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26840124
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 中山 卓郎 筑波大学, 計算科学研究センター, 研究員 (70583508)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: ミトコンドリア型解糖系 / 原生生物 / 解糖系

Outline of Annual Research Achievements

解糖系は全ての反応が細胞質内で起きるとされているが、この常識に反して原生生物の一群であるケルコゾア生物においては、その一部の反応がミトコンドリア内で起こることが予想されている。本研究ではケルコゾア生物群のミトコンドリア（Mt）型解糖系について、基礎的データを拡充することを目指している。平成26年度はケルコゾア生物群内におけるMt解糖系酵素の多様性を明らかにするため、これまで網羅的探索が行われてこなかった、ケルコゾアの２つの系統であるグラノフィローサおよびテコフィローサに属する２種の生物（いずれも未記載種。それぞれUG、UTとする）について、Mt解糖系の探索を行った。UG、UTについてmRNA配列の網羅的な解読を行い、トランスクリプトームデータを得た。またこれらに加え、別系統のケルコゾアグループ（インブリカータ）に属するPaulinella chromatophoraのトランスクリプトームデータに対し相同性検索を行い、それぞれの生物における解糖系酵素（TPI, GAPDH, PGK, PGAM, Enolase, PK）のオルソロガスタンパク質遺伝子を網羅的に探索した。その結果、Mt解糖系酵素を持つ生物特異的に見られるTPI-GAPDH融合タンパク質遺伝子はケルコゾア生物の中でも比較的最近分岐したと考えられるインブリカータおよびテコフィローサのみで発見された。このことからケルコゾア生物群の共通祖先は当該タンパク質を持たず、ケルコゾア生物群の進化の中において一部の系統で獲得されたことが考えられる。またこれまでクロララクニオン藻Bigelowiella natansにおいて網羅的なMt解糖系酵素の探索が行われたが、そこにおいて発見されたMt解糖系酵素の同一系統遺伝子はケルコゾア全体では保存されていないことが明らかとなった。しかし、別系統のオルソロガスタンパク質がミトコンドリア移行シグナルを持つことが示され、ミトコンドリアに局在する解糖系酵素はケルコゾア全体に存在することが予想された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

解糖系酵素の細胞内における局在を細胞生物学的に検証する実験は比較的遅れているが、一方分子データを用いた多様性把握の研究は計画よりも大きく進展している。そのため研究全体においては概ね順調に進展しているといえる。

Strategy for Future Research Activity

今後は、Mt解糖系酵素の多様性に関する研究を推進すると同時に、Mt解糖系酵素にGFPを融合させた組み換えタンパク質の導入を行うことで、ケルコゾア生物細胞内での当該解糖系酵素の局在を確認する。対象酵素はPaulinella chromtatophoraに見られるTPI-GAPDH融合タンパク質とし、既に遺伝子導入系が確立されているケルコゾア生物であるクロララクニオン藻の細胞内で当該タンパク質遺伝子を発現させることで、どのような局在を示すか検証する予定である。

Causes of Carryover

次年度仕様額となる323円は、研究材料であるPaulinella chromatophoraの大量培養用フラスコの購入に充てる予定であった。大量培養は年度末に行う予定であったが、大量培養に使用する前培養細胞の生育が予想より遅れ、平成26年度中の大量培養は困難な状況であった。そのため、大量培養を次年度に持ち越し、あわせてフラスコの購入も次年度に行うこととした。

Expenditure Plan for Carryover Budget

繰り越された323円については当初の計画通り、Paulinella chromatophoraの大量培養用フラスコ購入に充てる予定である。