粘菌における細胞機能の分子的基礎

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10044192
• 研究種目: 国際学術研究
• 応募区分: 共同研究
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 前田 靖男 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (50025417)
• 研究分担者: FIRTEL Richa カリフォルニア大学(サン, ディエゴ校)・分子遺伝センター, 教授 ; WILLIAMS Jef ロンドン大学, MRC研究所, 教授 ; 須藤 和夫 東北大学, 大学院・総合文化研究科, 教授 (20111453)
• キーワード: 細胞性粘菌 / 増殖 / 分化 / 細胞周期 / 走化性運動 / 細胞質分裂 / 飢餓応答 / ミトコンドリア

研究概要

細胞性粘菌をモデル系として用い、新寄のCAF1遺伝子を強制的に過剰発現させると、cAMPレセプターの発現が誘導され、それによって細胞の分化が促進されることが分かった.また、細胞による飢餓情報の伝達は細胞内遊離カルシウム濃度[Ca^<2->]の一過的上昇を介して行われること、ある局限条件下では、粘菌細胞は飢餓処理後数分以内にきわめて急速かつ明瞭なパターン形成を行い、これには外部酸素圧が深く関与していることなどを明らかにした.さらに、粘菌細胞における分化の格好の指標であり機能的にも重要な細胞型特異的オルガネラ(予定胞子特異液胞;PSV)がミトコンドリアを構造的基盤として構築され、このプロセスにゴルジ体が協調的に関与していることを実証した.
他方、真核細胞の走化性に関わる遺伝子をRRMI(restriction enzyme-mediated integration)法によりいくつか単離し、その遺伝子産物がどのように走化性にかかわっているかをノックアウト細胞を作成することにより解析した.単離した遺伝子のひとつ(trfA)は、酵母のSsn6に相同なタンパク質をコードしている遺伝子で、このタンパク質は複数のサプレッサーとして増殖機でも胞子形成時でも機能しているものであった.2つ目の遺伝子(amiA)の産物は、アデニルシクラーゼの活性化因子として機能すると同時にアクチン細胞骨格の制御に関わるタンパク質であった.3つ目に単離した遺伝子(mkpA)の産物はMAPキナーゼフォスファターゼで、これも増殖機でも分化期でも機能しており、走化性に深くかかわっていることを明らかにした.

研究成果

• [文献書誌] Chae,S.-C.: "Underexpression of a novel gene,dia2,impairs the transition of Dictyostelium cells from growth to differentiation." Biochemical and Biophysical Research Communications. 252. 278-283 (1998)
• [文献書誌] Itoh,M.: "Overexpression of CAF1 encoding a novel Ca^<2+> -binding protein stimulates the transition of Dictyostelium cells from growth to differentiation." Develop.Growth & Differ.40. 677-683 (1998)
• [文献書誌] Chae,S.-C.: "Preferential expression of the cDNA encoding the proteasome subunit during the growth/differentiation transition of Dictyostelium cells." Biochem.Biophys.Res.Commun.245. 231-234 (1998)
• [文献書誌] Chae,S.-C: "Cloning and sequence analysis of the cDNA encoding the elongation factor-1 β of Dictyostelium discoideum." Biochim.Biophys.Acta. 1383. 1-3 (1998)
• [文献書誌] Sawada,Y.: "Rapid patterning of Dictyostelium discoideum cells under confined geometry and its relation to differentiation." Develop.Growth Differ.40. 113-120 (1998)
• [文献書誌] Araki,T.: "Mutual relation between the cell-cycle progression and prespore differentiation in Dictyostelium development." Zool.Sci.15. 77-84 (1998)
• [文献書誌] Matsuyama,S.-I.: "A mitochondrion as the structural basis of the formation of a cell-type-specific organelle in Dictyostelium development." Protoplasma. 201. 172-179 (1998)
• [文献書誌] Suzuki,Y.: "Swing of leve-arm of myosin motor at the isomerization and Pi-release steps." Nature. 396. 380-383 (1998)
• [文献書誌] Nagasaki,A.: "A novel Dictyostelium discoideum gene required for cAMP-dependent cell aggregation." Biochem.Biophys.Res.Commun.244. 505-513 (1998)
• [文献書誌] Saito,J.: "Dictyostelium TRF A Homologous to Yeast Ssn6 is Required for Nomal Growthand Early development." J.Biol.Chem.273. 24654-24659 (1998)