Mechanism of replicative lifespan regulation by polyphosphate in budding yeast

多磷酸盐调节芽殖酵母复制寿命的机制

基本信息

批准号：
22KJ2985
负责人：
梅田知晴
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Nagahama Institute of Bio-Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2985/
关键词：
ポリリン酸出芽酵母分裂寿命細胞増殖

项目摘要

ポリリン酸は、細菌からヒトにまでみられる数個から数千個の無機リン酸が連なった高エネルギーリン酸化合物であるが、近年、様々な細胞機能の調節に関与することが報告されている。研究代表者のグループは、出芽酵母において、ポリリン酸を高度に蓄積させると分裂寿命（一つの細胞が死ぬまでに生む細胞の数）が短くなることを見出した。ポリリン酸は液胞で合成され蓄積するが、出芽酵母は液胞に加えて細胞質にもポリリン酸分解酵素をもつ。ポリリン酸高蓄積株において、細胞質のポリリン酸分解酵素遺伝子を過剰発現させると、分裂寿命が回復した。本研究では、細胞質ポリリン酸の増加が分裂寿命に悪影響を与えるという仮説を検証し、ポリリン酸の蓄積による短寿命の原因を明らかにすることを目的とした。細胞質にポリリン酸を増加させるために大腸菌ポリリン酸キナーゼEcppk1遺伝子を発現させた野生型酵母株は顕著に短寿命となり、細胞増殖が遅延した。この株を用いて短寿命に関与する因子を知るために増殖遅延を指標として多コピーで抑圧する遺伝子のスクリーニングを実施し、増殖を回復させた遺伝子を分離したものの、その抑圧効果がEcppk1遺伝子を挿入した遺伝子座近傍の発現異常に起因することがわかった。そこで、Ecppk1遺伝子をプラスミドで発現させる系に変更して再スクリーニングを実施し、いくつかの候補遺伝子を取得した。また、このEcppk1発現株におけるRNA-seq法を用いたトランスクリプトーム解析とCE-MS法によるメタボローム解析を実施した。これらのオミックス解析に共通して、アミノ酸生合成経路での変動が示唆されたことから、今後、詳細な解析を進め、細胞質ポリリン酸の増加による短寿命のメカニズムを明らかにする。

多细胞酸是一种高能氧化物化合物，在细菌中发现了数千至数千种无机磷酸，但近年来已报道了各种细胞功能。一组研究代表发现，在细菌酵母中高度积累的果仁酸会缩短分裂的寿命（一个细胞死亡之前产生的细胞数量）。在液体中合成并积聚了聚细胞酸，而发芽酵母除液体外，在细胞质中含有多细胞酸的酶。过度巩固聚酸的聚酸酶基因在聚c酸高积累菌株中已恢复了分裂寿命。在这项研究中，研究了细胞质聚会酸的增加对凶猛生命的寿命具有负面影响，目的是阐明由于polylin酸的积累而导致短暂寿命的原因。表达ECPPK1基因ECPPK1基因以增加细胞质中的polylin酸的野生型酵母菌量具有显着的短寿命，从而延迟了细胞增殖。为了了解使用这种菌株的短寿命中涉及的因素，用多个副本抑制生长的基因是作为指标的，尽管已经恢复了生长的基因已经分离了，但抑制作用是ECPPK1基因。这是由于插入基因附近的异常表达。因此，ECPPK1基因被更改为质粒系统，进行了重新筛分，并获得了一些候选基因。此外，实施了使用RNA-seq方法在ECPPK1表达菌株中使用RNA-SEQ方法进行的转录组分析，并实施了使用CE-MS方法的代谢组分析。由于已经在氨基酸原始合成途径中提出了这些OMIX分析，因此将来将促进详细的分析，并且由于细胞质聚链酸的增加而导致短叶叶的机理。