細胞による飢餓認識および分化開始の統御機構の解明:細胞性粘菌を用いたアプローチ

2004 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16370030
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 前田 靖男 東北大学, 大学院・生命科学研究科, 教授 (50025417)
• 研究分担者: 雨貝 愛子 東北大学, 大学院・生命科学研究科, 助手 (90261552)
• キーワード: 細胞性粘菌 / 飢餓応答 / 増殖 / 分化 / ミトコンドリア / TRAP-1 / cdc-25 / PSV

研究概要

粘菌細胞の分化制御機構に関して、次のような点を明らかにした。1)ミトコンドリア局在型の分子シャペロンTRAP1(Dd-TRAP1)は粘菌細胞にも存在し、この分子は前飢餓応答(prestarvation response ; PSR)を誘発する。そして、分化とカップルして、この分子は細胞表層からミトコンドリアへとその局在性を変化させ、このミトコンドリアへの移行が分化を促進する。2)免疫電子顕微鏡的研究により、Dd-TRAP1は、多細胞期(移動体)の予定胞子細胞では予定胞子特異液胞(prespore-specific vacuole;PSV:胞子細胞壁の形成に必要とされるオルガネラ)に局在することが示され、PSVがミトコンドリアを構造的基盤としてゴルジ体との協調下で形成されることが強く示唆された。これに関連して、3)Dd-TRAP1をRNAi法でノックダウンすると、PSRが阻害されるとともに、胞子形成が顕著に抑制される。他方、4)細胞内でのある量(正常の1/4)以上のミトコンドリアDNAの存在が、細胞の増殖はもとより分化の開始や正常なパターン形成に必須とされる。5)このようにミトコンドリアDNAを顕著に減少させた細胞(ρ-delta cells)では、PSVの形成および胞子分化が選択的に抑制される。これらの知見はいずれも、飢餓応答・分化制御面でのミトコンドリアの重要性に関して強い示唆を与えた。また、6)細胞周期の進行に鍵酵素として必要とされるタンパク質フォスファターゼ(Cdc25)の粘菌ホモログ遺伝子(Dd-cdc25)の単離・同定に成功し、この分子のリン酸化様式が飢餓処理とそれに伴う発生過程において顕著に変化することを見出した。

研究成果

• [雑誌論文] Regulation of growth and differentiation in Dictyostelium. (2005)
  • 著者名/発表者名: Maeda, Y.
  • 雑誌名: International Review of Cytology (印刷中)
• [雑誌論文] Changes in spatial andtemporal localization of Dictyostelium homologue of TRAP1 and GRP94 revealed by immuno-electron microscopy. (2005)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, H., Morita, T., Amagai, A., Maeda, Y.
  • 雑誌名: Experimental Cell Research 303 ページ: 415-424
• [雑誌論文] Involvement of the TRAP-1 homologue, Dd-TRAP1, in spore differentiation during Dictyostelium development. (2005)
  • 著者名/発表者名: Morita, T., Yamaguchi, H., Amagai, A., Maeda, Y.
  • 雑誌名: Experimental Cell Research 303 ページ: 425-431
• [雑誌論文] Cloning, sequencing and expression of the genomic DNA encoding the protein phosphatase cdc25 in Dictyostelium discoideum. (2004)
  • 著者名/発表者名: Mayanagi, T., Maeda, Y., Hirose, S., et al.
  • 雑誌名: Development, Genes & Evolution 214 ページ: 510-514
• [雑誌論文] Translocation of the Dictyostelium TRAP1 homologue to mitochondria induces a novel prestarvation response. (2004)
  • 著者名/発表者名: Morita, T., Amagai, A., Maeda, Y.
  • 雑誌名: Journal of Cell Science 117 ページ: 5759-5770
• [雑誌論文] The necessity of mitochondrial genome DNA for normal development of Dictyostelium cells. (2004)
  • 著者名/発表者名: Chida, J., Yamaguchi, H., Amagai, A., Maeda, Y.
  • 雑誌名: Journal of Cell Science 117 ページ: 3141-3152