酵母の活性酵素ストレス適応機構における分子進化

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08456053
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 木村 光 京都大学, 食糧科学研究所, 教授 (80026541)
• 研究分担者: 井沢 真吾 京都大学, 食糧科学研究所, 助手 (10273517) ; 井上 善晴 京都大学, 食糧科学研究所, 助教授 (70203263)
• キーワード: Saccharomyces cerevisiae / Hansenula mrakii / catalase / yAP-1

研究概要

【OSR遺伝子の機能解析】
本研究室でクローニングしたSaccharomyces cerevisiaeの酸化的ストレス耐性遺伝子(OSR)の機能解析を行った結果、OSR遺伝子産物の機能発現は、細胞内グルタチオン含量を制御することによって達成されていることを示唆した。またOSR遺伝子は酸化的ストレスにおける転写制御因子であるyAP-1によって発現調節を受けることが推測された。そこでOSR遺伝子は発現制御におけるyAP-1の役割について検討するために、YAP1遺伝子破壊株(yap1Δ)、及びYAP1遺伝子過剰発現株を構築し、OSR遺伝子の転写レベルについてNorthern解析を行った。その結果、yap1Δ株におけるOSR遺伝子のmRNAレベルは野性株に比べ増加する一方で、YAP1遺伝子過剰発現株ではOSR遺伝子のmRNAレベルは有意に減少した。このことから、yAP-1がOSR遺伝子の発現を負に制御していることが示唆された。
【酸化的ストレス応答におけるカタラーゼの役割】
S.cerevisiaeのカタラーゼ欠損株(cta1Δ,ctt1Δ,cta1Δ/ctt1Δ)を相同組換え法を用いて構築し、過酸化水素に対する酵母細胞の耐性、及び適応能力についてそれぞれ検討し、酵母細胞の酸化的ストレス応答におけるカタラーゼの役割について考察した。また、大腸菌やヒト赤血球との比較検討を行い、酸化的ストレスに対する適応機構と進化との関係についても検討を加えた。対数増殖期の酵母細胞を0〜2mMの過酸化水素にさらした際の死滅率や、栄養培地中での細胞の増殖にはカタラーゼの有無は影響を与えないことから、カターゼの役割について酵母と細菌間での共通点が示唆された。しかしながら、定常期の細胞、及びストレスへの適応(adaptation)については、防御機構としてカタラーゼが不可欠な存在であり、細菌との相違点が観察された。さらに抗酸化性物質である細胞内グルタチオンについても、防御機構としての重要性に大腸菌と酵母では異なることを明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] T.Miki,et al.: "Oxidatire Stress response in yeast : purification and some propetries of oxidatire stress-inducible glucose-6-phosplxite dehydrogenase from H.mrakii" Biosci.Biotech.Biochem.60(6). 966-970 (1996)
• [文献書誌] T.Miki,et al.: "Oxidatire stress response in yeast : puritication and characterization of glutathione reductase from Hansenula mrakii" Biosci.Biotech.Biochem.60(7). 1207-1209 (1996)
• [文献書誌] S.Kobayashi,et.al.: "Correlation of the OSR/ZRC/gene product and the intracellular glutathione levels in Saccharomyces cerensiae" Biotechnol.Appl.Biochem.23. 3-6 (1996)
• [文献書誌] Y.Inoue,et al.: "Evaluation of catechin and its derivatires as antioxidont : recorery of growth arrest of Escherichia coli under oxidatire conditions" J.Sci.Food Agric.71. 297-300 (1996)
• [文献書誌] Y.Iniue and A.Kimura: "Iclentification of the structuralgene for glyoxalase I from Saccharomyces cererisiae" J.Biol.Chem.271(42). 25958-25965 (1996)
• [文献書誌] S.Izawa,et al.: "Importance of catalase in the adaptire response to hydrogen peroxide : analysis of acatalasemic Saccharn myces cerevisiae" Biochem.J.320(1). 61-67 (1996)