分化制御面におけるミトコンドリア新奇機能の解明に向けた先駆的アプローチ

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14654170
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 前田 靖男 東北大学, 大学院・生命科学研究科, 教授 (50025417)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 広瀬 滋規 東北大学, 大学院・生命科学研究科, 日本学術振興会特別研究委員 ; 雨貝 愛子 東北大学, 大学院・生命科学研究科, 助手 (90261552)
• Keywords: ミトコンドリア / 細胞分化 / 細胞性粘膜 / Dictyostelium / TRAPI / RPS4 / パターン形成

Research Abstract

粘菌細胞の細胞周期上に特定された増殖/分化のチェックポイント(PS点)において特異的に、あるいは飢餓に呼応して発現するタンパク質のうち、2つのミトコンドリア・タンパク質(ミトコンドリア・リボゾームタンパク質S4;RPS4、およびミトコンドリア局在型の分子シャペロンである熱ショックタンパク質90(Dictyostelium homologue of TRAP1);Dd-TRAP1)に特に注目して研究を展開した。まず、増殖から分化への移行プロセスに密接に関与するこれらのタンパク質それぞれについて特異抗体の作製を試み、これに成功した。そこで、細胞内でのそれらの動態を免疫細胞化学的方法等により追跡し、双方の分子とも分化に伴って興味深い挙動を示すことを明らかにした。すなわち、分化開始に必須であるRPS4は分化に際してミトコンドリアから細胞核に移行し、Dd-TRAP1は増殖期においては主として細胞表層にあってF-アクチンと共存在すること、しかし分化の開始にあたってミトコンドリアに再び戻ることが示された。ホモロガス・リコンビネーションによるDd-TRAP1のノックアウト株やアンチセンスRNA発現株の作製をこれまでに幾度も試みたが、成功していない。この事実は、Dd-TRAP1の欠損は致死性であることを強く示唆した。また最近、臭化エチジゥム処理によりミトコンドリアDNAのみを著しく減少させた細胞(ρ^0-like cells)の作製に成功し、この細胞では分化の開始が大幅に遅れるばかりでなく、形態形成・パターン形成に顕著な異常があることを見出した。

Research Products

• [Publications] Morita, T.: "Unique behavior of a Dictyosteluim homologue of TRAP-1, coupling with differentiation of D. descoideum"Experimental Cell Research. 280. 45-54 (2002)
• [Publications] Sawai, S.: "Rapid patterning and zonal differentiation in a two-dimensional Dictyostelium cell mass"Journal of Experimental Biology. 205. 2583-2590 (2002)
• [Publications] Maeda, Y.: "Multiple activities of a novel substance, dictyopyrone C isolated from Dictyostelium discoideum"Protoplasma. (印刷中). (2003)
• [Publications] Maeda, Y.: "Cell-cycle regulation and its relevance to the differentiation and pattern formation in Dictyostelium"Recent Research Developments of Biophysics and Biochemistry. (印刷中). (2003)
• [Publications] Watanabe, S.: "Unexpected roles of a Dictyosteluim homologue of eukaryotic EF-2 in growth and differentiation"Journal of Cell Science. (印刷中). (2003)