研究課題
目的：TORC1キナーゼは生育環境中の栄養シグナルを受け、細胞の主要な機能を制御する。本研究では、モデル生物である分裂酵母の減数分裂過程におけるTORC1の活性制御メカニズムおよび生理機能を明らかにし、生殖細胞におけるTORC1の分子機能モデルの構築を目指す。研究代表者は、減数分裂でのTORC1活性制御について、減数分裂（減数分裂前DNA合成、第一および第二減数分裂）の各プロセスで進行が停止する遺伝子変異株を用いTORC1活性化の起点となっているプロセスを特定し、その活性化に重要な働きをする分子の１つを同定した。この分子は減数分裂時に特に機能を発揮するタンパク質であり、TORC1との相互作用は今後の課題である。一方、体細胞分裂においてTORC1制御に関わる上流因子が、減数分裂期のTORC1に対しても同様に作用することが明らかとなり、TORC1を制御する分子として減数分裂特異的分子と体細胞分裂と共通の分子が協調的に作用する、大変興味深い可能性が示唆された。また、ラパマイシンによりTORC1機能を阻害すると、減数分裂進行の遅延と一部の減数分裂関連因子のタンパク質発現に遅延が見られたことから、それら因子の発現をコントロールする分子、例えば転写因子、がTORC1の標的分子となる可能性が示唆された。体細胞分裂サイクルにTORC1は主に液胞膜上に局在する。TORC1構成因子の減数分裂での細胞内局在について予備的な実験を行い、体細胞分裂期とは異なる興味深い局在を示す結果が得られている。
2: おおむね順調に進展している
本年度は、減数分裂でのTORC1活性制御機構について、TORC1活性化の起点となっているプロセスを特定し、特に重要な働きをする分子を明らかにした。これらの成果により、減数分裂時のTORC1活性制御の時期が絞られ、次のステップであるそれらの関連分子とTORC1との相互作用の検証へと進むことができる。さらに体細胞分裂においてTORC1制御に関わる上流因子は、減数分裂のTORC1制御においても同様に作用すること、またTORC1機能阻害は、減数分裂進行の遅延と減数分裂関連因子のタンパク質発現の遅延を引き起こすことを明らかにしており、減数分裂でのTORC1の生理機能の一端が示すことができた。さらに予備実験の段階ではあるが、減数分裂期のTORC1の細胞内局在は、体細胞分裂時の液胞膜上とは異なるユニークな局在化を示す結果が得られており、減数分裂特異的なTORC1制御の可能性が示唆され、その特有な局在化の生理的意義の検討も含め研究の新たな展開が期待できる。
本年度の成果を受け、次年度は以下の点を中心に取り組む。特定されたTORC1活性化の起点となるプロセスに関わる分子群の対照を広げ、TORC1活性への寄与を検証する。また、同定されたTORC1活性化に関わる減数分裂特異的分子とTORC1構成分子およびそのシグナリング構成分子との詳細な相互作用を調べる。TORC1の減数分裂特有の細胞内局在化について、減数分裂時に特有の局在化が観察される他のタンパク質と比較し、TORC1が存在する場所および構造体を特定する。それらタンパク質との共局在および構造体が明らかになった際は、TORC1との相互作用を検証する。また、TORC1を構成する分子の翻訳後修飾およびその制御を調べ、減数分裂におけるTORC1の活性や局在との関係を明らかにする。また当初の計画の通りTORC1の減数分裂における生理機能について、TORC1活性を阻害し、減数分裂の各プロセスへの影響を細胞生物学的に解析し、また遺伝子発現への影響についてDNAマイクロアレイ解析により検証する。さらに、影響のあった遺伝子からそれらの発現を制御する転写因子を推測し、TORC1との相互作用を検証する。
本年度は他の研究予算からの措置および消耗品および購入機器の種類・価格変更により当初の予定より小額で済んだこと、DNAマイクロアレイによる遺伝子発現解析を次年度に繰り越したため繰越金が生じた。
次年度は、TORC1による減数分裂期の遺伝子発現制御の検討のためDNAマイクロアレイ解析を行う予定であり、また、TORC1の構成因子の翻訳後修飾による機能制御を解析する予定であり、それらの経費を見込んでいる。また、当初の計画通り、実験試薬・消耗品の購入、共通利用機器の使用費、学会等における研究成果発表のための旅費等への使用を予定している。
すべて 2014 その他
すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 1件) 備考 (2件)
PLoS One
巻: 9 ページ: e93940
10.1371/journal.pone.0093940
Biol. Open
巻: 3 ページ: 542-552
10.1242/bio.20148367
http://www.research.kobe-u.ac.jp/brce-kikkawa/
http://www.biosig.kobe-u.ac.jp/
