選択的オートファジーによる植物ペルオキシソームの品質管理機構の解明

通过选择性自噬阐明植物过氧化物酶体的质量控制机制

• 批准号: 12J05852
• 负责人: 柴田 美智太郎
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: The Graduate University for Advanced Studies
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J05852/
• 关键词: ペルオキシソーム; オートファジー; ペキソファジー; シロイヌナズナ; 品質管理

私たちはペルオキシソームの細胞内局在に着目し、野生株とは異なった局在を示す変異株の選抜を行ってきた。そして、peup1 (peroxisome unusualpositioning 1)と名付けた変異株の解析を通して、オートファジーという細胞内の分解系が植物においてはペルオキシソームの品質管理機構として機能しているという仮説を立てた。当該年度では、オートファゴソームマーカーであるATG8と蛍光タンパク質mCherryと融合させたコンストラクトを作成し、それをペルオキシソーム可視化植物体GFP-PTS1株に導入することでオートファゴソームとペルオキシソームとを同時に観察することに成功した。そして、オートファジーが酸化的になったペルオキシソームに対して選択的に機能することを見出した。これらの結果は、酸化的、すなわち機能が低下したペルオキシソームのみがオートファジーによって細胞内から除去されていることを示している。つまり、オートファジーがペルオキシソームの品質管理機構として機能していることを示唆している。これらの成果は、本研究最大の目的であった「オートファジーによるペルオキシソーム分解は異常なペルオキシソームに対して特異的であるか?」という問いに直接的に答えを示すものである。さらにこの成果は、シロイヌナズナにおいてペルオキシソームがオートファジーによって分解されていることを具体的に示した初めての例である上に、酸化還元状態を指標としてオートファジーによる分解が選択的であることを示した点は、「どのような機構によって異常なペルオキシソームが選択されているのか?」というより上位の問題解決の糸口となるものである。

我们专注于过氧化物酶体的细胞内定位，并选择了表现出与野生型不同的定位的突变株。通过对名为peup1（过氧化物酶体异常定位1）的突变菌株的分析，他们假设一种称为自噬的细胞内分解系统充当植物中过氧化物酶体的质量控制机制。在本财年，我们创建了一种将自噬体标记 ATG8 与荧光蛋白 mCherry 融合的构建体，并通过将其引入过氧化物酶体可视化植物中，成功地同时观察自噬体和过氧化物酶体，GFP-PTS1 菌株做到了。他们还发现，自噬选择性地针对已氧化的过氧化物酶体发挥作用。这些结果表明只有氧化的，即功能失调的过氧化物酶体通过自噬从细胞中去除。这表明自噬充当过氧化物酶体的质量控制机制。这些结果为本研究的主要目标提供了直接答案：“自噬引起的过氧化物酶体降解是否针对异常过氧化物酶体？”此外，这一结果首次具体证明了拟南芥中过氧化物酶体被自噬降解，并且还表明以氧化还原状态为指标，自噬降解是选择性的，这一点为解决更高层次的问题提供了线索：``什么机制选择异常的过氧化物酶体？”