線虫C. elegansの高い温度への馴化に関わるミトコンドリア分子の解析

线虫高温适应过程中线粒体分子的分析

基本信息

批准号：
21K15141
负责人：
岡畑美咲
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Konan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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

これまでに、C. elegansの25度から15度への温度馴化の研究から、C. elegansの低温馴化には頭部温度受容ニューロンのK+チャネルが関わることを見つけたが、15度から25度への高温馴化のメカニズムについては解析が進んでいなかった。そこで、高温馴化を制御するメカニズムを解明するために、これまでに、15度から25度への温度上昇時に発現が変動する遺伝子を次世代DNAシーケンサーを用いたRNAシーケンス解析により、網羅的なスクリーニングを行なった。ヒトのミトコンドリアマトリックス内において、脂肪酸代謝のβ酸化経路で働くHADH (3ヒドロキシアシルCoA脱水素酵素)の線虫ホモログの遺伝子は温度変化時に発現が顕著に上昇しており、この遺伝子の変異体は高温に馴化するのに時間がかかる異常を示した。当該年度はHADHが高温馴化を制御する機能ニューロンの絞り込みを行った。機能ニューロンは約13種のニューロンに絞り込んでいたため、個々のニューロンで特異的にHADH遺伝子を発現させたhadh変異体の高温馴化を測定し、異常が回復するかを調べたが、個々のニューロンで発現させてもhadh変異体の高温馴化異常は回復しなかった。一方で、hadh遺伝子の発現を全神経細胞他色地図系統neuropalを用いて調べたところ、これまでに発現が報告されていなかった尾部のニューロンが含まれていた。これまでに、hadhは線虫においてもミトコンドリアに局在することがわかったため、最新の温度インディケーターをミトコンドリアで発現させ、飼育温度依存的なミトコンドリアの温度変化を定量化した。

此前对线虫从25度到15度的温度适应的研究发现，头部热敏神经元中的K+通道参与了线虫的冷适应；但对于高温的适应机制尚不清楚。因此，为了阐明控制高温驯化的机制，我们通过使用下一代DNA测序仪进行RNA序列分析，对温度从15度升至25度时表达发生变化的基因进行了全面筛选。。在人类线粒体基质中，线虫HADH（3-羟酰基辅酶A脱氢酶）同源基因的表达在脂肪酸代谢的β-氧化途径中显着增加，并且该基因的突变体该动物表现出异常，需要很长时间才能适应高温。今年，我们缩小了HADH控制高温适应的功能神经元的范围。由于功能神经元的数量已缩小到约13种神经元，因此我们测量了HADH基因在单个神经元中特异性表达的hadh突变体的适应情况，以检查异常是否会恢复。 hadh突变体的高温驯化缺陷尚未恢复。另一方面，当我们使用彩色图系统neuropal研究hadh基因在所有神经元中的表达时，我们发现hadh基因的表达包含在尾部区域的神经元中，而该区域的表达以前从未被报道过。由于之前发现 hadh 位于线虫线粒体中，因此我们表达了线粒体中最新的温度指标，并根据饲养温度量化了线粒体中的温度变化。