2020 Fiscal Year Annual Research Report
ユビキチン修飾を介した炭素代謝系の環境応答機構の解明
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19H02923
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| Research Institution | Nagoya City University |
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Principal Investigator |
中務 邦雄 名古屋市立大学, 大学院理学研究科, 准教授 (90547522)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ユビキチン / 炭素代謝系 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
微生物は発酵生産過程において、過酷な環境変化に曝される。微生物に環境耐性を付与して有用物質を大量生産させるには、環境変化に対する応答機構（代謝制御、遺伝子発現制御など）を明らかにする必要がある。代謝制御の仕組みとして、古典的には代謝酵素のアロステリック制御、フィードバック制御、フィードフォワード制御などが研究されてきた。分子生物学の発展以降、代謝酵素の転写・翻訳レベルの制御も明らかにされてきた。近年、ユビキチン修飾系による代謝制御の報告が続いている。しかし、これらは「氷山の一角」であり、ユビキチン修飾を介した未知の代謝制御が数多く存在するものと考えられる。本研究では、出芽酵母を材料に、ユビキチン修飾を介した炭素代謝系の新たな環境応答機構の解明を目指している。これまでに、脂肪分解に関わる脂肪滴上の酵素の半減期を、シクロヘキシミドチェイス法→ウエスタンブロッティングによって調べた。この酵素の分解が細胞周期に依存することが明らかになった（投稿準備中）。また、出芽酵母の炭素代謝系に関わる、ある一連の酵素群（20種類）について、ユビキチン修飾を網羅的に解析した。その結果、一部の酵素にはポリユビキチン化が、また一部の酵素にはモノユビキチン化あるいはマルチモノユビキチン化と思われるバンドが再現良く見られた。そこである特定の酵素について、ユビキチン化に関わるリガーゼを探索したところ、いくつかの候補が得られた。また、ユビキチン化サイトをアルギニンに置換した変異体は、酵素活性はあるものの、変異体を発現した細胞は膜流動性が低下するストレスに脆弱であることが分かった。
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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
脂肪滴上に局在する脂肪分解酵素の安定性を調べてきた。その結果、この酵素の分解が細胞周期に依存することが明らかになるなど、一定の成果が得られた。現在、投稿論文の準備を進めている。また、分解を伴わないユビキチン修飾による代謝酵素の制御についても研究を進めている。炭素代謝に関わるある代謝経路に着目し、その経路に関わるすべての酵素（20種類）についてユビキチン修飾を調べた結果、ポリユビキチン化、モノユビキチン化、マルチモノユビキチン化と思われるバンドが再現良く見られた。ユビキチン化の程度が特に強い5種類の酵素について、発現プラスミドを作製した。さらに、そのうち細胞増殖に必須である酵素についてユビキチンリガーゼを探索した結果、いくつかの有力な候補が得られた。ユビキチン化サイトをアルギニンに置換した変異体は、酵素活性はあるものの、変異体を発現した細胞は膜流動性が低下するストレスに脆弱であることが分かった。以上の状況から、おおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
脂肪分解酵素の安定性については論文受理を目指す。分解を伴わないユビキチン修飾による代謝酵素の制御について解析を進める。残り4種類の酵素のユビキチンリガーゼの探索を進める。また、先行して解析を進めている必須酵素については、ユビキチン修飾が細胞内局在、複合体形成などの制御に関わっている可能性を検討する。
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