| 研究課題/領域番号 |
20K06643
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
宮田 暖 九州大学, 理学研究院, 助教 (10529093)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | ホスファチジルエタノールアミン / ミトコンドリア |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、ミトコンドリアにおいて合成されるホスファチジルエタノールアミン(PE)の生理機能の解明を目的としている。代表者は以前、PE合成の原料となるホスファチジルセリン(PS)のミトコンドリア内輸送因子であるUps2が、グルコース枯渇時の酵母において活性化し、ミトコンドリアPE合成を強く促進することを見出している(Miyata et al. J Cell Biol 2016)。また近年、Ups2欠損酵母は、グルコース枯渇時における細胞周期のG1期停止、静止期細胞分化の増加を引き起こすことを見出した。そこで、2020年度は、グルコース枯渇時にUps2依存的に増加するミトコンドリアPEの生理機能解明を目的として、Ups2欠損によって発現が変動する遺伝子をRNA-seqによって網羅的に解析した。その結果、グルコース枯渇時のUps2欠損酵母において、細胞内エネルギーセンサー、AMPKの酵母ホモログであるSnf1の制御下にある代謝系の酵素をコードする遺伝子の発現が野生型酵母に比べて増加していることを見出した。これと一致して、Ups2欠損酵母およびミトコンドリア局在型PE合成酵素Psd1の欠損酵母では、グルコース枯渇時におけるSnf1の活性化が、野生型酵母に比べて亢進していた。さらに、Snf1の活性化に関与するキナーゼであるSak1の欠損は、Ups2欠損酵母において静止期細胞への分化を著しく低下させた。
また、細胞周期制御因子で、酵母におけるヒトRbタンパク質の機能的オルソログであるWhi5、Whi7とUps2を三重欠損すると、酵母の生育が著しく低下することを見出した。さらに興味深いことに、ヒト乳癌細胞において、Rbタンパク質及びUps2ホモログであるPrelid3bの発現抑制は、合成生育低下を引き起こした。
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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
2020年度は、RNA-seqなどを用いた解析の結果、ミトコンドリアPEが細胞内エネルギーセンサーであるAMPK/Snf1の活性制御に関与するという、驚くべき知見を見出した。AMPK/Snf1は、細胞内エネルギー代謝の制御に中心的な役割を果たしているだけでなく、ミトコンドリア機能、細胞周期、マイトファジーの制御にも重要な役割を果たしていると考えられている。これらのことより、ミトコンドリアPE合成低下によって見られる静止期細胞分化やマイトファジーの増加は、AMPK/Snf1の活性亢進に起因している可能性が高い。よって、2020年度に見出したミトコンドリアPEがAMPK/Snf1の活性制御に関与するという知見は、当該課題の解明に向けたブレイクスルーになり得ると考えており、現在さらなる解析を行っているところである。
また、ミトコンドリアPEと細胞周期制御の関連を検討する過程で、細胞周期調節の主要制御因子Rbタンパク質の機能的オルソログであるWhi5、Whi7とUps2を三重欠損した酵母が強い生育低下を示し、これと一致してヒト乳癌細胞においても、Rbタンパク質とUps2ホモログであるPrelid3bの同時発現抑制が合成生育損傷を引き起こすことを発見した。多くの癌細胞においてRbタンパク質は欠損や機能不全を引き起こしている事から、Prelid3bもしくはミトコンドリアPE合成系は、新規抗がん剤開発の分子標的となるのではないかと期待される。
以上のことから、2020年度において本研究課題は非常に順調に進展していると言える。
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| 今後の研究の推進方策 |
2020年度の本研究課題の進捗を受け、今年度以降において、1)出芽酵母におけるミトコンドリアPEによるSnf1活性制御機構の解明、2)出芽酵母におけるミトコンドリアPE-Snf1を介した静止期細胞分化制御機構の解明、3)出芽酵母におけるミトコンドリアPE-Snf1を介したマイトファジー制御機構の解明を試みる。また、4) 哺乳動物細胞を用いて、ミトコンドリアPEが出芽酵母と同様にAMPK活性制御に関与し、細胞分化、マイトファジーに影響するかを検討する。さらに、5)出芽酵母におけるUps2とWhi5/Whi7の三重欠損および、ヒト乳癌細胞におけるPrelid3bとRbタンパク質の同時発現抑制によってそれぞれ引き起こされる細胞の合成生育損傷の原因を究明する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
新型コロナ流行の影響により、学会がオンライン開催、誌上開催となったため、学会参加のための旅費の使用がなくなった。また、実験計画当初より安価な試薬が使用可能と判明したため、物品費が抑えられた。この次年度使用助成金及び、今年度助成金は、主に物品費及び施設利用費(フローサイトメーター、透過型電子顕微鏡)に充てる予定である。
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