| 研究課題/領域番号 |
17K19340
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| 研究機関 | 埼玉大学 |
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研究代表者 |
高橋 康弘 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (10154874)
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| 研究分担者 |
中井 由実 大阪医科大学, 医学部, 講師 (80268193)
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| 研究期間 (年度) |
2017-06-30 – 2021-03-31
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| キーワード | 鉄硫黄クラスター |
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| 研究実績の概要 |
真核細胞では、ミトコンドリアに局在するISCマシナリーとサイトゾルに局在するCIAマシナリーが協調して、鉄硫黄（Fe-S）クラスターを生合成している。本研究では、モデル真核生物である出芽酵母のFe-Sクラスター生合成系を操作することで、酵母ミトコンドリアにおける唯一の必須機能（ISCマシナリーによるFe-Sクラスター生合成）バイパスさせ、“ミトコンドリアを持たない真核細胞”をはじめて実験的に創り出すことを最終的な目標としている。R1年度は、バクテリアのFe-Sクラスター生合成系であるNIFマシナリーの２成分（NifSとNifU）を酵母のサイトゾルで発現させ、CIAマシナリーと協調してクラスターを生合成できるように改変することを目指して、以下の研究を進めた。
酵母のサイトゾルに導入したバクテリア由来のNIFマシナリーによって、ミトコンドリアにおける唯一の必須機能（ISCマシナリーによるFe-Sクラスター生合成）をバイパスすることができるかどうか、ISCマシナリーの必須成分（JAC1とNFS1）の遺伝子破壊を試みることで検討した。その結果、必須遺伝子であるJAC1の破壊に（世界で初めて）成功し、破壊株の表現型から、ミトコンドリア内のFe-Sタンパク質群（TCA回路や電子伝達系）は機能していないが、サイトゾルや核のFe-Sタンパク質群は正常と推定された（予想通り）。ただし、別の必須遺伝子であるNFS1の破壊株は得らなかったため、その原因について検討を重ねた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
ISCマシナリーの必須成分のひとつJAC1の遺伝子破壊に成功したことから、このアプローチは大きく前進したと判断できる。ただし、別の必須遺伝子であるNFS1の破壊株は得られていないため、今後、新たなアプローチを検討する必要がある。
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| 今後の研究の推進方策 |
1.JAC1破壊株は嫌気条件でのみゆっくりと生育するが、そこから、好気条件での生育が回復したリバータントを単離した。このリバータントでは、サイトゾルにおけるFe-Sクラスターの生合成能（NIFマシナリーとCIAマシナリーとの協調性）が改善した可能性が高いため、種々のFe-S酵素の活性を比較することで回復の程度を検討する。
2.サイトゾルにおけるFe-Sクラスター生合成能が回復していれば、このリバータントのゲノム解析を行い、変異部位を特定する。また、このリバータントをホストとしてNFS1の破壊、さらにはミトコンドリア膜の透過装置をコードする必須遺伝子の破壊を試みる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
ISCマシナリーの必須成分をコードする遺伝子のうち、JAC1は破壊できたがNFS1は破壊できないという想定外の現象に遭遇し、予定を延長して慎重に検討を行ったため残金が発生した。R2年度に、破壊株の構築に必要な合成オリゴDNAやクローニングに必要なキット・試薬の購入、また種々の培養条件を検討するための費用にあてる計画である。なお、当初想定した年度内では研究が完了できないため、期間を延長して成果につなげたい。
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