2014 Fiscal Year Annual Research Report
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13J40059
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
堀江 朋子 東京工業大学, フロンティア研究機構, 特別研究員(RPD)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Keywords | オートファジー / RNA分解 / リボソーム / 代謝 / 核酸 / 栄養 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
オートファジーは細胞内の主要な自己成分の分解システムであり、真核生物で広く保存されている。オートファジーはタンパク質の分解機構として広く認知されており、ユビキチン・プロテアソーム系とよく対比されるが、実際にはオートファジーの結果、タンパク質だけでなく核酸(RNA,DNA)、多糖、脂質も分解される。しかし、それらの物質の分解機構と、分解された物質が細胞内の代謝へ及ぼす影響は、ほとんど理解されてはいない。
これまで、電子顕微鏡レベルでリボソームが丸ごとがオートファジーで分解されることが予想されていたものの、その分子機構は全く不明であった。そのため、オートファジーによるRNA分解機構を解析するため、出芽酵母を用いてRNA解析に加えてメタボローム解析と細胞生物学的解析を駆使した基礎研究を行ってきた。その結果、オートファジー依存的に、液胞内でRNAがヌクレオチドからヌクレオシドに変換され、細胞質でさらに塩基へと代謝され、そのほぼ全量が細胞外に放出されるということとその責任酵素を明らかにした.
細胞内RNAの存在比を考慮すると細胞外に放出された塩基の大部分はrRNA由来であると結論できる。また、放出された塩基の量から逆算すると、オートファジーによって、一時間あたり数%のRNAが代謝されることになり、これは、タンパク分解を指標に実験的に推定された値とも一致している。これらの機構は分裂酵母においてもよく保存されていた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまでオートファジーの誘導条件と代謝への影響を系統的に調べ、オートファジーの活性および生理機能の全体像を理解することを目指して研究を進めてきて、今年度は特に核酸代謝（RNA分解）についてオートファジーの関係を明らかにすることが出来た。それ以外にも、オートファジーを誘導する新規の条件を見出しており、次年度では、より詳細にオートファジー活性の評価し、生理学的意義を追求したいと考えている。またオートファジー変異株の特徴的な表現形を利用して、それを回復する変異体のスクリーニングも行っている。また酵母オートファジーに関する日本語の総説を執筆することが出来た。
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| Strategy for Future Research Activity |
核酸代謝とオートファジーについては、液胞内でのRNA分解について、酵母の液胞を単離し、野生株と液胞内RNase破壊株(rny1破壊株）を用いて、RNaseの活性およびRNAの分解量などを明らかにする生化学的な解析を行うことを検討している。同様に、DNA分解についても調べる予定で、DNaseの存在が確認できたらその責任酵素の同定を行い、その発現・局在等を解析する。
また、オートファジーを誘導する新規の条件を見出しているので、その詳細についても調べ、その結果、表現形を調べるとともに、代謝変化としてもどのようなインパクトがあるかについて検討する。
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Research Products
(3 results)
