| 研究課題/領域番号 |
19K06536
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
田中 一馬 北海道大学, 遺伝子病制御研究所, 教授 (60188290)
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| 研究分担者 |
三岡 哲生 北海道大学, 遺伝子病制御研究所, 助教 (60754538) [辞退]
岸本 拓磨 北海道大学, 遺伝子病制御研究所, 助教 (70585158)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 脂質非対称性 / フリッパーゼ / ゴルジ体 / 小胞輸送 / 酵母 |
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| 研究実績の概要 |
生体膜の脂質二重層では脂質が非対称に分布しているが、その生理的意義には不明な点が多い。私達は、出芽酵母をモデル系に用いて、脂質非対称性の形成に重要な役割を果たすフリッパーゼ（4型P-type ATPase）の機能に焦点を当てて解析している。一方で私達は、ゴルジ体に局在するNeo1フリッパーゼ変異の致死性を抑圧する変異遺伝子として新規のゴルジ膜タンパク質Cfs1を見出している。Cfs1は酵母からヒトまで保存されているが、機能は明らかにされていない。そこで本研究では、Neo1とCfs1が制御するゴルジ体の諸機能を明らかにすることにより、ゴルジ体膜における脂質非対称性の生理機能を解明する。本年度は次の成果を得ている。neo1 cfs1二重変異株が、1M NaClのような高塩濃度培地において増殖感受性を示すことを以前に報告していたが、ストレス感受性の観点から新たに解析を進めた。neo1 cfs1二重変異株は、1M NaCl培地において細胞内小胞輸送に欠損を示し、本来細胞膜へ輸送されるべき膜タンパク質がゴルジ体に蓄積していることを明らかにした。更に他のストレスに対する感受性についても検討したところ、neo1 cfs1二重変異株は増殖の定常期、すなわち培地の栄養が枯渇し始める状況で急速に死滅することを明らかにした。死滅し始める直前の細胞において小胞輸送を検討したところ、1M NaClの時と同様に、本来細胞膜へ輸送されるべきタンパク質がゴルジ体に蓄積していることが明らかとなった。これらの結果は、neo1 cfs1変異株が栄養飢餓ストレスに対しても感受性を有していることを示唆している。以上の結果から、neo1 cfs1変異株では、ゴルジ体における小胞輸送機能がストレスに対して脆弱となっていることが示唆された。
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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
本研究ではゴルジ体膜の脂質非対称性制御の生理的意義について、酵母の遺伝学的手法を中心に用いて解析する。本研究で用いたNeo1を含めて、フリッパーゼはゴルジ体膜脂質二重層の内腔側層のリン脂質を細胞質側層へ輸送することにより膜脂質非対称性の形成を促進する。Cfs1はNeo1やDrs2フリッパーゼ欠損変異の抑圧変異として単離された遺伝子であるが，その機能については不明である。
今年度の本研究において、neo1 cfs1二重変異株では、ゴルジ体の小胞輸送機能が高塩濃度や栄養飢餓といったストレスに対して脆弱になっていることを明らかにした。ゴルジ体が種々のストレスに対して応答する機構については、その存在を含めてほとんど明らかにされておらず、今回の知見はゴルジ体のストレス応答機構の研究に端緒を開くものである。Neo1がフリッパーゼであるとの知見から、Cfs1は拮抗した機能を有する可能性が考えられる。neo1 cfs1株が正常に増殖することから、この変異株では何らかの形でゴルジ体膜の脂質非対称性が維持されている可能性が考えられる。しかしながら、Neo1及びCfs1の欠損により、ゴルジ体膜における脂質非対称性の制御機構が異常となっている可能性が高い。今回の結果はゴルジ体膜における脂質非対称性の正常な制御がストレス応答に関与している可能性を示唆している。
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| 今後の研究の推進方策 |
今年度の研究により、Neo1とCfs1によって制御されるゴルジ体膜の脂質非対称性が、高塩濃度や栄養飢餓といったストレス状態においてゴルジ体が正常に機能するために重要な働きをしていることを明らかにした。令和元年度にはneo1 cfs1二重変異株がゴルジ体のリン酸イオン濃度のホメオスタシス異常によっても小胞輸送欠損を示すことを明らかにしている。これらの結果は、Neo1とCfs1がゴルジ体内外のイオン環境や栄養素の変化に適応して小胞輸送を正常に機能させるために働いていることを示唆している。Neo1及びCfs1分子の機能を知るために、今後はストレス条件下におけるneo1 cfs1二重変異株において、どのような異常が生じた結果小胞輸送欠損が生じているのかを明らかにしていく必要がある。そこでゴルジ体で機能しているタンパク質や脂質の存在量や局在に異常が生じている可能性について検討を進める。またneo1 cfs1二重変異株が致死となる条件下において、高発現で致死性を抑圧する遺伝子をスクリーニングすることを考えている。これらNeo1及びCfs1と機能的に関連する遺伝子を単離して解析することにより、Neo1及びCfs1の機能解明に役立てることができると考えられる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
5,537円の繰越が生じた。次年度も、研究分担者分も含めて、培地，合成オリゴDNA、一般研究試薬、分子生物学関連試薬あるいはプラスチック器具等に使用する予定である。
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