2019 Fiscal Year Research-status Report
細胞の老化と若返りを支配するリボソームRNA遺伝子の不等分配に関する研究
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18K06056
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
堀籠 智洋 東京大学, 定量生命科学研究所, 助教 (10771206)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | リボソームRNA遺伝子 / rDNA / 核膜 / 老化 / 若返り / マイクロ流体チップ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
課題1 核膜がrDNA安定化に果たす役割の解明
近年、修復が困難なDNA二本鎖切断（DSB）が核膜に移動して核膜孔と結合することが示されている。この核膜結合はDNA修復およびゲノムの安定性の維持に貢献している。真核生物ゲノムにおける最大の反復配列であるリボソームRNA遺伝子（rDNA）では、複製阻害点における複製フォークの停止とDSBが高頻度に引き起こされる。本研究では、rDNAの安定化に果たす核膜の役割について明らかにする。前年度までに、複製阻害とそれに引き続くDSBがrDNAの核膜孔結合を引き起こすことを明らかにした。核膜結合はrDNAの安定性維持に寄与していた。これらの成果を論文としてまとめ、今年度に入り雑誌PLOS Geneticsに受理された。この研究の次の展開として今年度は、核膜とrDNAの結合が酵母分裂寿命に及ぼす影響を調べるためマイクロ流体チップを用いた解析を試みた。マイクロ流体チップでの寿命測定は野生株などにおいては成功したが、nup120欠損株など一部の細胞においては細胞の肥大化などにより技術的に困難であることが明らかとなった。現在、マニピュレーターを用いた解析法に切り替え寿命測定を行っている。
課題2 マイクロ流体チップを用いた「老化・若返りの瞬間」の解析
本研究では、蛍光顕微鏡観察により不安定なrDNAを持つ老化した母細胞から安定なrDNAを持った娘細胞が生まれる瞬間を解析する。今年度は老化した細胞とその娘細胞におけるrDNAの蛍光強度を解析した。老化した細胞ではrDNAが染色体外環状DNA （ERC）として蓄積して老化を誘導すると考えられている。顕微鏡解析により、老化細胞においてDNA結合タンパク質Net1が蓄積すること、それが娘細胞に受け継がれないで母細胞に残る不均等分配をすることを示した。
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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
課題1については予定していた目的の主要な部分を達成し、論文としてまとめることが出来た。予定よりも早い進捗である。マイクロ流体チップを用いた寿命測定については用いる変異株によっては困難があったが、マニピュレーターを用いた方法に切り替えて解析している。
課題2についてもおおむね順調に進展している。細胞をビオチン標識して老化細胞を選別する方法を用い、老化細胞から娘細胞が生まれる瞬間をとらえることに成功し、染色体外環状rDNAの不均等分配の様子を捉えた。
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| Strategy for Future Research Activity |
課題1： rDNAが核膜に結合できない酵母株の分裂寿命について、マニピュレーターを用いた解析を行う。また、人為的にrDNAを核膜に結合させた状態でその安定性への寄与を調べる機能付加型のモデル実験を予定している。
課題2： 染色体外環状rDNAが娘細胞に受け継がれず老化細胞で蓄積することを可視化できていることから、rDNAの不等分配を支配する因子を様々な変異株を用いた顕微鏡解析により同定する。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額が生じた理由： マイクロ流体チップに掛かる費用を計上していたが、今年度はチップを用いた老化細胞解析が予定よりも少なかった。そのため物品費の使用が少なくなった。
使用計画： 来年度は、マイクロ流体チップを用いた課題1における核膜結合の細胞寿命への影響の解析と、課題2における老化細胞の顕微鏡解析が本格化する。そのための物品費が必要となる。
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| Remarks |
PLoS Geneticsに掲載された研究内容についてのプレスリリース。
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