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2019 年度 実施状況報告書

真核細胞におけるポリリン酸の新奇な生理機能と制御系の探求

研究課題

研究課題/領域番号 19K06647
研究機関甲南大学

研究代表者

武田 鋼二郎  甲南大学, 理工学部, 准教授 (90426578)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードポリリン酸 / 細胞寿命 / オートファジー / リン酸 / 分裂酵母
研究実績の概要

ポリリン酸(PolyP)は,数個から数百の無機リン酸が重合した高分子であり,全ての生物が有すると言われている。PolyPにはリン酸貯蔵体としての役割がある一方,血液凝固,エネルギー代謝やタンパク質の安定性への関与,PolyP化というタンパク質の翻訳後修飾の発見なども報告されている。PolyPは単なる貯蔵体を超えた生体分子ということになるが,まだ未発見の機能や制御系の存在が予想される。PolyPは既に社会利用されていることから,その細胞に及ぼす影響や新しい生理活性,制御機構の理解は,基礎・応用両面で重要である。申請者はPolyPを過剰蓄積する分裂酵母変異株(Δpqr1)を発見し,この変異株では栄養飢餓時にオートファジー依存的タンパク質分解に異常をきたし細胞寿命が短縮することを見出した。本研究では,この発見と分裂酵母変異株を活用し,「真核細胞におけるPolyPの新しい生理機能と進化的に保存された制御系を解明する」ことを目的とする。本研究で追求したい中心的な問いかけは、(A) PolyPの新規生理機能、(B) PolyPに関わる遺伝子群の網羅的同定、(C) PolyP量の変化や異常に対する細胞応答の全体像の理解、の3点である。2019年度は,(A)に関しては,細胞寿命,オートファジーとPolyPとの関連性についてのこれまでの研究をさらに推進した。(B)に関しては,Δpqr1変異体の抑制変異体スクリーニングのための条件検討をおこなった。しかし,網羅的な実験に適した条件はまだ見つかっていない状態である。2020年度には,市販の分裂酵母遺伝子破壊株ライブラリを用いて,異なる方法で(B)の目的を追求する予定である。(C)に関しては,PolyP量撹乱時のトランスクリプトーム変化の解析を予定していたが,条件は検討したものの,実施することができなかった。

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

本研究提案の端緒となった、ポリリン酸とオートファジー、細胞寿命維持に関する研究は順調に進展しており、2020年度中の論文出版を視野にいれている。しかしながら、PolyPに関わる遺伝子を同定するための、Δpqr1抑制変異体スクリーニングとPolyP量撹乱時のトランスクリプトームに関しては、条件検討が終了していないため、全体としてはこのような評価とした。

今後の研究の推進方策

ポリリン酸とオートファジー、細胞寿命維持に関する研究(A)については,2020年度中の論文出版を目指し、さらに必要なデータの取得などの足場固めを行う。
PolyPに関わる遺伝子群の網羅的同定(B)については,分裂酵母遺伝子破壊株ライブラリを用いて遺伝学的相互作用を解析することで,PolyPに関わる遺伝子の同定に挑戦する。具体的には、リン酸を過剰に取り込む結果、PolyPが過剰蓄積するΔpqr1や、PolyPを合成できないΔvtc4と遺伝学的相互作用する因子の同定を目指す。
PolyP量の変化や異常に対する細胞応答の全体像の理解(C)についても,共同研究などによって,2020年度中に解析に着手することを目指している。

次年度使用額が生じた理由

2019年度は、トランスクリプトーム解析に至らなかったため、予定よりも執行額が少なく、次年度使用額が生じた。2020年度は、分裂酵母遺伝子破壊株ライブラリを用いた遺伝学的相互作用のスクリーニングを企画しており、必要なプラスチック消耗品などが増加すると考えられるので、トランスクリプトーム解析費用に加え、消耗品費として使用したい。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2020 2019

すべて 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [学会発表] 分裂酵母の経時寿命におけるポリリン酸量制御の重要性2020

    • 著者名/発表者名
      武田鋼二郎
    • 学会等名
      関西学院大学理工学部講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] 分裂酵母の経時寿命維持におけるポリリン酸量制御の重要性2019

    • 著者名/発表者名
      澤田 尚哉、上野 栞里、武田 鋼二郎
    • 学会等名
      第9回TOR研究会
  • [学会発表] SPX-RING ubiquitin ligase Pqr1 regulates intracellular levels of phosphate and polyphosphate, ensuring proper autophagic proteolysis2019

    • 著者名/発表者名
      Kojiro Takeda
    • 学会等名
      10th International Fission Yeast Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] 分裂酵母の経時寿命維持におけるポリリン酸制御の重要性2019

    • 著者名/発表者名
      澤田尚哉、上野栞里、太田圭佑、紙谷竜馬、羽原ひな、興梠佑里香、 武田鋼二郎
    • 学会等名
      酵母遺伝学フォーラム 第52回研究報告会
  • [学会発表] リン酸取り込み制御に関わるE3リガーゼPqr1欠損が引き起こすオートファジー依存的タンパク質分解異常2019

    • 著者名/発表者名
      澤田尚哉、上野栞里、神崎さやか、武田鋼二郎
    • 学会等名
      酵母遺伝学フォーラム 第52回研究報告会
  • [学会発表] リン酸取り込み制御に関わるE3リガーゼPqr1欠損が引き起こすオートファジー依存的タンパク質分解異常2019

    • 著者名/発表者名
      澤田尚哉、上野栞里、神崎さやか、武田鋼二郎
    • 学会等名
      第42回 日本分子生物学会年会

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公開日: 2021-01-27  

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