| キーワード | Schizosaccharomyces pombe / 細胞壁 / α-1,3-グルカン / β-1,3-グルカン / β-1,6-グルカン / α-1,3-グルカン合成酵素変異株 / β-1,3-グルカン合成酵素変異株 / 細胞壁合成酵素変異株 / α-1,3-グルカン合成酵素変株 / β-1,3-グルカン合成酵素変異 |
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| 研究概要 |
本研究は、分裂酵母の細胞壁の形成におけるα-グルカンの役割を解析するために、β-1,3グルカン合成酵素Bgslpの挙動およびβ-1,6グルカン合成に関わる遺伝子破壊株Δrot1の細胞形態を検討し、α-グルカンと比較した。また精製α-グルカンとその精製途中に見られる微細構造を解析し、さらに、F-アクチンの方向性を調べる手段の開発を行い、以下の結果を得た。
1)Bgslpは、α-1,3-グルカン合成酵素Moklpと異なり、核分裂の完了前に隔壁形成の予定域の細胞膜直下に、電子密度の高い領域として観察された。この結果は、β-1,3-グルカンが隔壁形成の開始に寄与する可能性を強く示唆し、α-1,3-グルカンが、一次隔壁ではなく、二次隔壁の形成に働くとする我々の仮設を支持した。
2)αおよびβ-1,3-グルカンは、グルカン形成の初期から細胞膜上およびネットワークに存在した。一方、β-1,6-グルカンは再生初期には認められなかった。以上の結果から、グルカンネットワーク形成に及ぼす各グルカンの役割がそれぞれ異なると示唆された。
3)精製したα-1,3-グルカンは直径10-20nmの組織構造で、細かい網目構造を形成する物質であると判明した。またアルカリ処理によりガラクトマンナンを除去し、3種のグルカンのみが残存する試料の細胞表面は編目構造で覆われ、円筒形の細胞形態を保持したが、α-グルカンのみになった試料では、円筒形を保てず、扁平化していた。以上の結果から、α-グルカンがβグルカンと共にグルカンネットワークを構成することによって、分裂酵母の円筒形の保持に機能することが示唆された。
4)Δrot1細胞は短い円筒形や膨潤して丸みを帯びた形態など、様々な形態を呈することが判明し、細胞形態の維持にβ-1,6-グルカンが関与することが示唆された、細胞表面は、ガラクトマンナン粒子に覆われているが、グルカンネットワークは埋め尽くされておらず、繊維構造が表面の凸凹として認められた。細胞内に細胞壁成分が異常に蓄積されていた。以上の結果から、β-1,6-グルカンが細胞壁の構築に機能し、ガラクトマンナンの蓄積とも関連する可能性が示唆された。
5)Δrotl細胞の隔壁形成において、先行する一次隔壁の形成は正常であるが、1細胞に2つの隔壁が形成され、しかも交差して「X」型に見られる異常な隔壁になることが判明した。以上の結果から、β-1,6-グルカンは、隔壁形成において他の二次隔壁形成に働くα-1,3-グルカンとも違った機能を有し、隔壁形成の制御に関わる可能性が示唆された。
6)F-アクチンの成長の方向性を検討するために、ミオシンS1修飾し、電子顕微鏡を用いて「やじり構造」の可視化を試み、酵母細胞で初めてそれに成功した。この手段により、細胞壁構成物質の細胞内輸送の解明が可能となった。
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