| 研究課題/領域番号 |
21K06176
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分44010:細胞生物学関連
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| 研究機関 | 大阪公立大学 (2022)
大阪市立大学 (2021) |
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研究代表者 |
中村 太郎 大阪公立大学, 大学院理学研究科, 教授 (30291082)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 酵母 / 膜 / BAR / BARドメイン / 細胞膜 / 胞子 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
細胞膜は、谷のような陥入構造を持っている。また栄養細胞と胞子ではその形状は全く異なっている。この陥入構造の形成には、Pil1，Pil2という２つのBARドメインタンパク質がそれぞれ関わっている。栄養細胞の陥入は細胞外のものを取り込むエンドサイトーシスに関わると考えられるが、胞子の持つ平行に走る陥入の役割は謎である。本研究は、どのようなメカニズムによって、このような特徴的な陥入ができるのか、Pil1とPil2の解析を通して明らかにしたい。
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| 研究実績の概要 |
細胞膜は、平坦ではなく、谷のような陥入構造を持っている。分裂酵母においては、栄養細胞では陥入構造がまばらにランダムに見られるのに対し、胞子では並行して電子顕微鏡下で観察される。この陥入構造の形成には、Pil1，Pil2という２つのBARドメインタンパク質が役割分担をして、関わっていることを申請者らは明らかにした。栄養細胞の陥入構造はPil1、胞子のものはPil2が、主として関わっている。栄養細胞における陥入構造は、「エイソソーム」ともよばれ、エンドサイトーシスなどに積極的に関わっていると考えられる。一方、胞子は代謝がほとんど行われない休眠細胞であるため、その陥入構造がエンドサイトーシスに関与しているとは考えにくい。本研究の目的は、①この特徴的な陥入構造はどのようにして形成されるのか？②陥入構造をもつことは胞子にとってどのような生理的な意味を有するのか？について、分子レベル、細胞レベル、in vitroのレベルから明らかにすることを目的とする。先行研究により、Pil1-GFPは栄養細胞、Pil2-GFPは胞子の細胞膜にスジ状に観察されることが知られている。申請者らは、Pil2の胞子への局在に必要な遺伝子を、遺伝子KOライブラリーを用いてスクリーニングした。約3800の遺伝子破壊株にPil2-GFPを導入し、１つ１つ蛍光顕微鏡下で観察することにより、Pil2の局在に関わると思われる遺伝子を37同定した。これらは胞子膜上にスジ状に並ぶために必要なものと胞子への輸送に必要なものと大きく分けられた。また、前者はリン脂質ホスファターゼ、後者はRhoファミリーGTPaseが含まれていた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
Pil2の胞子への局在に必要な遺伝子を、遺伝子KOライブラリーを用いてゲノムワイドにスクリーニングした。この実験により、Pil2のスジ状の局在形成に関わると思われる遺伝子を約40同定した。同定した遺伝子の中にはリン脂質ホスファターゼが含まれており、リン脂質の組成が胞子膜の陥入構造を作ることに重要であることがわかった。この他にもエンドサイトーシスに関わる遺伝子など興味深いものも得られた。また、Pil2は胞子形成時には母細胞の細胞膜に輸送されることはないが、それがおこる変異株も取得された。このようにゲノムワイドな解析によりPil2が胞子へ正しく局在するメカニズム解明の手がかりが得られたと考えられ、本研究はおおむね順調に伸展していると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
今回同定した遺伝子とPil2の局在との関係を調べたい。具体的には、取得した遺伝子破壊株の胞子膜を電子顕微鏡で観察し、陥入構造が形成されているか、あるいはPil2が胞子に輸送されず誤って母細胞に輸送されるのはどのようなメカニズムかなどを分子遺伝学、分子細胞生物学的アプローチで明らかにしていきたい。また、リン脂質の組成がオルガネラにより大きく異なるから、リン脂質の合成酵素の変異株（ほとんどは生育に必須なため破壊株は使えない）を用いた局在観察も行いたい。これらの解析により、「細胞膜の陥入形成」という普遍的な現象に新たな知見を加えたいと考えている。
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