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2015 年度 実施状況報告書

酵母膜輸送体のグルコース不活性化の分子機構とその生物学的意義

研究課題

研究課題/領域番号 26450084
研究機関東北大学

研究代表者

新谷 尚弘  東北大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (70374973)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードグルコース不活性化 / 出芽酵母 / 膜輸送体 / エンドサイトーシス / 発現制御
研究実績の概要

1 出芽酵母ピルビン酸・乳酸輸送体Jen1のグルコース不活性化に関する因子の同定と機能解析
ゲノムワイド解析により明らかにされていたJen1のグルコース不活性化に関与する因子の遺伝子破壊株の詳細な解析を行った。Jen1は乳酸培地でその発現が活性化されるが、培養にグルコースが添加されると、タンパク質レベル、転写産物レベルで素早くダウンレギュレーションを受ける。いくつかの遺伝子破壊株ではJEN1 mRNAの減少に遅延が見られ、この現象はmRNA合成の停止の異常ではなく、mRNA分解の遅延が原因であった。または別の遺伝子破壊株ではmRNA量の減少は野生型と同等であるが、翻訳停止の遅延によってJen1タンパク質の見かけ上の減少が起こっていた。
2 Artタンパク質による輸送体の認識機構
Jen1は培地にグルコースが添加されると、エンドサイトーシスによって、液胞へ輸送され分解を受ける。このグルコース依存的なエンドサイトーシスは、Art4と呼ばれるユビキチンガーゼ・アダプターを介したユビキチンガーゼによるJen1のユビキチン化が引き金となって起こる。Jen1は12回膜貫通型の膜タンパク質で、そのN末端とC末端は細胞質側に面していると推測されている。これらのN末端とC末端をそれぞれ除去すると、C末端の決失がArt4依存的なJen1のエンドサイトーシスに大きな影響を与えた。このC末端配列をメチオニン輸送体Mup1のC末端に融合すると、Mup1はグルコース依存的、Art4依存的にエンドサイトーシスを受けるようになった。このことから、Jen1のC末端がArt4による認識に重要な領域であることが示された。
3 グルコース不活性化の生物学的意義
N末端とC末端に変異によりエンドサイトーシスされないJen1を作製した。このjen1変異株では培地炭素源の乳酸からグルコースへの変換時に細胞増殖の開始がやや遅れた。

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

エンドサイトーシスされないjen1変異株におけるトランスクリプトーム解析を行う予定であったが、実施できなかった。その他は概ね順調に進捗している。

今後の研究の推進方策

各種遺伝子破壊株の解析の結果、JEN1 mRNAの安定性や翻訳制御が、グルコース添加後の迅速な不活性化に重要であることが示唆された。また、これらの制御にはJEN1 mRNAの3'非翻訳領域(3'-UTR)が重要であることが示唆された。今年度は、これら制御に関わる遺伝子産物の機能、およびJEN1 mRNA 3'-UTRとの関係性を解析する。
Jen1のArt4依存的なエンドサイトーシスに関わる領域が明らかになり、グルコースが存在しても原形質膜に局在し続けるJen1変異体を得ることができた。この株では、グルコース存在化でも乳酸を取込み、細胞内の代謝が撹乱される可能性がある。トランスクリプトーム解析やメタボローム解析を通じて、グルコース不活性化の意義を明らかにする。

次年度使用額が生じた理由

前年度に行う予定であったトランスクリプトーム解析を行うことができなかったため、次年度使用額が生じた。

次年度使用額の使用計画

前年度に行うことが出来なかったトランスクリプトーム解析に使用する。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2015

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Endocytosis of a maltose permease is induced when amylolytic enzyme production is repressed in Aspergillus oryzae2015

    • 著者名/発表者名
      Hiramoto, T. Tanaka, M. Ichikawa, T. Matsuura, Y. Hasegawa-Shiro, S. Shintani, T. Gomi, K.
    • 雑誌名

      Fungal Genet Biol

      巻: 82 ページ: 136-144

    • DOI

      10.1016/j.fgb.2015.05.015

    • 査読あり
  • [学会発表] グルコースにより不活性化される酵母膜輸送体Jen1のアレスチン様タンパク質Art4による認識領域の解析2015

    • 著者名/発表者名
      藤田翔貴、五味勝也、新谷尚弘
    • 学会等名
      第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生物学会大会合同大会
    • 発表場所
      神戸ポートピアホテル、神戸国際会議場(神戸市)
    • 年月日
      2015-12-01 – 2015-12-04
  • [学会発表] Identification of Regions in Monocarboxylic Acid Transporter Jen1 Requisite for Its Glucose-Induced Degradation and Recognition by Rsp5 Adaptor Rod12015

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Shintani, Shoki Fujita, Katsuya Gomi
    • 学会等名
      27th International Conference on Yeast Genetics and Molecular Biology
    • 発表場所
      Levico Terme, Italy
    • 年月日
      2015-09-06 – 2015-09-12
    • 国際学会
  • [学会発表] Rsp5アダプタータンパク質Art4のモノカルボン酸輸送体Jen1認識ドメインの探索2015

    • 著者名/発表者名
      藤田翔貴、五味勝也 、新谷尚弘
    • 学会等名
      酵母遺伝学フォーラム第48回研究報告会
    • 発表場所
      広島大学東広島キャンパス(東広島市)
    • 年月日
      2015-08-31 – 2015-09-02
  • [学会発表] グルコース抑制における3'UTRが担う役割の解析2015

    • 著者名/発表者名
      竹越祐太郎、五味勝也 、新谷尚弘
    • 学会等名
      酵母遺伝学フォーラム第48回研究報告会
    • 発表場所
      広島大学東広島キャンパス(東広島市)
    • 年月日
      2015-08-31 – 2015-09-02

URL: 

公開日: 2017-01-06  

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