逆行性小胞輸送による幹細胞非対称分裂の制御機構の解析

逆行囊泡转运控制干细胞不对称分裂的机制分析

基本信息

批准号：
10J09959
负责人：
前川大志
金额：
$ 1.34万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2012
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J09959/
关键词：
逆行性小胞輸送非対称分裂線虫 SNARE GS28

项目摘要

私はすでにゴルジ嚢間の逆行性小胞輸送に関わるSNARE分子であるGS28変異体において、1)生殖腺の移動に異常を示すこと(migration defect)、2)♂の生殖器の形態に異常を示すこと(ray defect)、3)幹細胞であるseam cellの非対称分裂に異常を示すこと、4)腸管におけるゴルジ局在タンパクの発現が減少することを見出している。一方で、これらの表現型の分子メカニズムは不明である。そこで、私はGS28変異体が示す表現型とゴルジ嚢間の逆行性小胞輸送との関係を分子レベルで解明するために、GS28変異体の表現型をフェノコピーするような変異体の探索を行った。当研究室には小胞輸送関連分子以外にも、脂質代謝関連分子の線虫変異体ライブラリーが存在する。私は採用2年度目において、脂質代謝関連分子の線虫変異体ライブラリーの中から、幹細胞の非対称分裂に異常があるような変異体を半網羅的に探索した。その結果、線虫の脂肪酸代謝酵素であり、アラキドン酸(AA)やエイコサペンタエン酸(EPA)を合成するfat遺伝子の変異体(fat-4 3 1変異体)において、弱いながらもseam cellの非対称分裂の異常が見られることを見出した。この結果は、seam cellの非対称分裂に脂肪酸代謝が関わっていることを示唆するものである。本年度において私は、GS28変異体とfat-4 3 1変異体との関連性をさらに解析するために、幹細胞非対称分裂の異常以外の表現型の類似を探索した。その結果、GS28変異体、fat-4 3 1変異体共にseam cellの非対称分裂だけでなく、seamの構造自体に大きな異常を示すことを見出した。さらに、fat-4 3 1変異体のseam cellの非対称分裂、seamの構造異常は、PUFAの添加によりレスキューされた。これらの結果は、幹細胞の非対称分裂にゴルジ嚢間の逆行性小胞輸送が必要であり、その分子機構において、AAやEPAといったPUFAが関与する事を強く示唆する結果である。

I have already found that in GS28 mutants, a SNARE molecule involved in retrograde vesicle transport between Golgi capsules, 1) it shows abnormalities in gonadal migration, 2) it shows abnormalities in male genital morphology, 3) it shows abnormalities in asymmetric division of the stem cell seam cell, and 4) it shows reduced expression of Golgi localized proteins in the intestinal道。另一方面，这些表型的分子机制尚不清楚。因此，我搜索了表观复制的突变体GS28突变体的表型，以阐明GS28突变体的表型与分子水平高尔基胶囊之间的逆行囊泡转运之间的关系。除了囊泡转运相关的分子外，我们的实验室还具有与脂质代谢相关的分子的线虫突变体库。在我的第二年，我半陈列自然地搜索了从脂质代谢相关分子的线虫突变体库中干细胞不对称分裂异常的突变体。结果，我们发现，尽管在脂肪基因的突变体（Fat-4 3 1突变体）中发现了缝隙细胞不对称分裂的异常，它们是线虫脂肪酸代谢的酶，合成的蛛网膜酸（AA）和eicosapentaenoic酸（EPA）。该结果表明脂肪酸代谢参与接缝细胞的不对称分裂。今年，我探索了除异常干细胞不对称分裂以外的表型相似性，以进一步分析GS28突变体与脂肪4 3 1突变体之间的关联。结果，我们发现GS28突变体和脂肪431突变体在接缝细胞的结构以及接缝细胞的不对称分裂中都表现出明显的异常。此外，脂肪4 31突变缝细胞的不对称分裂，通过添加PUFA挽救了接缝中的结构异常。这些结果强烈表明，不对称的干细胞分裂需要高尔基胶囊之间的逆行囊泡转运，并且诸如AA和EPA等PUFA的分子机制涉及。