アスガルド古細菌に見出されたアクチン細胞骨格のイノシトールリン脂質による制御機構

Asgard古菌中肌醇磷脂对肌动蛋白细胞骨架的控制机制

基本信息

批准号：
20K06589
负责人：
千住洋介
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Okayama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K06589/
关键词：
生体膜細胞骨格分子進化真核生物起源構造生物学

项目摘要

研究の目的細胞は、細胞膜によって外界と区画されることで生命の基本単位として定義される。細胞膜の形態変化は、がん細胞の浸潤、転移などに見られる細胞運動や細胞分裂、分化などの生命活動に伴う必須のメカニズムである。細胞膜は、イノシトールリン脂質などの脂質分子によって二重層を構成し、細胞膜の形態は細胞骨格によって支えられている。最近、真核生物に近い系統と考えられている、アスガルドと命名された新規古細菌のメタゲノム解析によるゲノムの再構築から、真核生物に相同性を持つタンパク質をコードする遺伝子がいくつか発見された。その中には、これまで原核生物には存在しないとされてきた、細胞骨格アクチン、アクチン重合の制御因子のホモログが含まれている。そこで本研究の目的は、PI(4,5)P2による、アスガルド古細菌に見出された新規アクチン調節タンパク質の制御機構を解明することである。また、生物物理的手法,生化学、細胞生物学を組み合わせてその機能を明らかにすることで、アクチン重合に代表される生命システムがどのように進化してきたかを解明する。そして、進化の過程を通して、PI(4,5)P2による細胞膜とアクチン調節タンパク質との結合が、アクチン重合のような下流のシグナルを誘起し、細胞の形態形成と生命活動の維持に重要であることを示す。研究実施計画[Step1] アスガルド古細菌で見出されたアクチン調節タンパク質の人工遺伝子合成をした。[Step2] タンパク質の発現・精製をした。[Step3] 緑色蛍光タンパク質 (GFP) などを融合したアスガルド古細菌アクチン調節タンパク質を培養細胞で発現させ、どのような細胞内構造に局在するか明らかにした。

研究目的细胞被定义为生命的基本单位，通过细胞膜与外界隔离。细胞膜的形态变化是与细胞运动、细胞分裂和分化等生命活动相关的重要机制，在癌细胞侵袭和转移中可见。细胞膜由肌醇磷脂等脂质分子组成的双层组成，细胞膜的形态由细胞骨架支撑。最近，通过宏基因组分析和基因组重建，发现了一个新古菌Asgard，其编码与真核生物同源的蛋白质，该古菌被认为是与真核生物密切相关的谱系。这些包括细胞骨架肌动蛋白和肌动蛋白聚合调节剂的同源物，以前认为它们不存在于原核生物中。因此，本研究的目的是阐明 PI(4,5)P2 控制 Asgard 古细菌中发现的新型肌动蛋白调节蛋白的机制。此外，通过结合生物物理方法、生物化学和细胞生物学来阐明其功能，我们将阐明肌动蛋白聚合等生命系统是如何进化的。在整个进化过程中，PI(4,5)P2 与细胞膜和肌动蛋白调节蛋白的结合会诱导肌动蛋白聚合等下游信号，这对于细胞形态发生和生命活动的维持非常重要。研究实施计划 [步骤1]我们人工合成了Asgard古菌中发现的肌动蛋白调节蛋白。 [步骤2]表达并纯化蛋白质。 [步骤3]我们在培养细胞中表达了与绿色荧光蛋白（GFP）融合的Asgard古菌肌动蛋白调节蛋白，并阐明了其定位的细胞内结构。