ステロールの構造的違いがもたらす生命機能の解明

阐明甾醇结构差异带来的生物学功能

基本信息

批准号：
21K06034
负责人：
石橋洋平
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ステロールは真核生物にとって必要不可欠な脂質であるが、その構造は生物種によって異なる。進化の過程で特定のステロールを取捨選択したと考えられるが、構造の違いがステロールの機能に何をもたらすのか、その詳細は不明である。申請者はこの問いを追究するための新規モデル生物としてラビリンチュラ類を提案する。この微生物は多様な構造のステロールを合成する能力を有しており、代謝経路改変により特定のステロールを選択的に欠損させ、その機能を比較・評価することが可能である。この系を活用し、ステロールの構造に依存した新しい細胞分裂、細胞死の制御メカニズムが存在する可能性を見出している。本研究ではステロールが介在する細胞分裂・細胞死の分子基盤の解明を通じて、ステロールの構造的違いが司る生命機能に迫ることを目的としている。植物ステロール合成の責任酵素SMT1を欠損する株は破裂を伴う細胞死が起こる。昨年度、野生株とSMT1欠損株のRNAシーケンスを行い、細胞死に関与する遺伝子を探索した結果、フェロトーシスの制御に関与するFSP1の発現量がSMT1欠損株において大幅に上昇することを見出した。フェロトーシスは鉄イオンに依存した脂質過酸化物の蓄積により引き起こされる細胞死と定義される。そこで蛍光プローブを用いて細胞内の鉄イオンと脂質ラジカルを測定した結果、細胞死が起こるSMT1欠損株において、有意に細胞内鉄イオン濃度が増加すること、それに伴い脂質ラジカルが増加することを見出した。SMT1欠損株の中で、細胞死を回避した細胞を蛍光顕微鏡観察した結果、脂質ラジカルが油滴という脂質を蓄積する細胞内小器官に局在することが示された。本年度の研究により、ステロール組成の変化が細胞内鉄イオンの取り込み量に影響を及ぼし、フェロトーシス様の細胞死を引き起こすことが示された。

甾醇是真核生物必需的脂质，但其结构因物种而异。人们认为某些甾醇是在进化过程中被选择的，但结构差异对甾醇功能的影响细节尚不清楚。申请人提出Labyrinthulae作为一种新的模式生物来解决这个问题。该微生物具有合成多种结构的甾醇的能力，并且可以通过修改代谢途径选择性地删除特定的甾醇并比较和评估其功能。利用该系统，我们发现了一种控制细胞分裂和细胞死亡的新机制的可能性，该机制取决于甾醇的结构。本研究的目的是阐明甾醇介导的细胞分裂和细胞死亡的分子基础，从而阐明甾醇结构差异控制的生物学功能。缺乏SMT1（一种负责植物甾醇合成的酶）的菌株会经历细胞死亡并伴有破裂。去年，我们对野生型菌株和SMT1缺陷型菌株进行了RNA测序，以寻找与细胞死亡相关的基因。结果，我们发现参与铁死亡控制的FSP1的表达水平，在 SMT1 缺陷菌株中显着增加。铁死亡被定义为由铁离子依赖性脂质过氧化物积累引起的细胞死亡。因此，使用荧光探针测量细胞内铁离子和脂质自由基的结果发现，在发生细胞死亡的SMT1缺陷菌株中，细胞内铁离子浓度显着增加，并且脂质自由基相应增加。对 SMT1 缺陷菌株中逃脱细胞死亡的细胞进行荧光显微镜观察表明，脂质自由基位于油滴中，油滴是积累脂质的细胞内细胞器。今年的研究表明，甾醇成分的变化会影响细胞内铁离子的摄取量，从而导致铁死亡样细胞死亡。