ポリリン酸はなぜ液胞に隔離されている？－細胞質ポリリンによる細胞機能障害の解明－

为什么聚磷酸盐被隔离在液泡中？

基本信息

批准号：
22K06212
负责人：
向由起夫
金额：
$ 2.66万
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 Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K06212/
关键词：
ポリリン酸細胞寿命細胞増殖液胞細胞質

项目摘要

無機リン酸のポリマーであるポリリン酸は細胞内のオルガネラである液胞で合成・蓄積される。これまでに、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（１個の細胞が死ぬまでに分裂する回数）が短くなること、および細胞増殖が遅くなることを見出した。さらに（液胞外の）細胞質ポリリン酸の増加がこれらの細胞機能障害の原因であることを示す結果を得ている。本研究課題では、細胞質のポリリン酸がこれらの細胞機能に障害を与える作用機序を解明することを目的とした。本研究の成果から、ポリリン酸の新しい生理機能を明らかにするとともに、ポリリン酸がなぜ液胞に隔離されているのかを理解することが期待できる。出芽酵母で大腸菌ポリリン酸キナーゼEcppk1遺伝子を発現させると、細胞質ポリリン酸が増加することにより、分裂寿命が短くなり、細胞増殖が遅くなる。2022年度は、この細胞質ポリリン酸の増加による短寿命あるいは増殖遅延の原因を知るために、Ecppk1発現株の増殖遅延を抑圧する遺伝子を「多コピープラスミド」と「遺伝子破壊」の2つのアプローチで分離した。また、トランスクリプトームおよびメタボローム解析により、Ecppk1発現株における細胞内変動を調べた。出芽酵母で得られた知見をヒト細胞でも確認することを目指し、ヒト老化細胞においてポリリン酸が増加するかどうかを検証するために、出芽酵母と同様に有限寿命をもつヒト胎児肺由来 WI-38細胞を継代培養し、分裂寿命（細胞集団倍化数 PDL）を確認するとともに、段階的な老化細胞を取得する実験系を確立した。

多磷酸是无机磷酸的聚合物，在液泡（细胞内细胞器）中合成并积累。我们之前发现，酿酒酵母中多磷酸盐的大量积累会缩短有丝分裂寿命（细胞死亡前分裂的次数）并减慢细胞增殖。此外，我们获得的结果表明细胞质多磷酸盐（液泡外）的增加是这些细胞功能障碍的原因。该研究项目的目的是阐明细胞质多磷酸盐损害这些细胞功能的机制。这项研究的结果有望揭示多磷酸盐的新生理功能，并帮助我们理解为什么多磷酸盐被隔离在液泡中。酿酒酵母中大肠杆菌多磷酸激酶 Ecppk1 基因的表达会增加细胞质多磷酸盐，导致有丝分裂寿命缩短并减慢细胞生长。 2022年，为了了解细胞质多磷酸盐增加导致寿命缩短或生长迟缓的原因，我们将使用“多拷贝质粒”和“基因破坏”两种方法分离Ecppk1表达菌株中抑制生长迟缓的基因。 “ 做过。此外，通过转录组和代谢组分析研究了 Ecppk1 表达菌株的细胞内波动。为了证实在人类细胞中使用酿酒酵母获得的结果，我们使用源自人类胎儿肺的WI-38（其与酿酒酵母一样具有有限的寿命）来验证人类衰老细胞中的多磷酸盐是否增加，我们对细胞进行了传代培养，证实了它们的分裂。寿命（细胞群体倍增数PDL），并建立了获得逐步衰老细胞的实验体系。