苔類ゼニゴケの油体をモデルとしたオルガネラ壁構築機構

模仿苔类油体的细胞器壁构建机制

基本信息

批准号：
22K06272
负责人：
金澤建彦
金额：
$ 2.75万
依托单位：
National Institute for Basic Biology
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-22K06272/
关键词：
オルガネラ膜交通分泌細胞壁油体ゼニゴケ

项目摘要

本課題では、苔類ゼニゴケの油体をモデルとし、分泌経路の再配向により形成されるオルガネラ・細胞構造の特徴およびその形成に関わる分子機構の解明を目指している。油体は、その内腔に細胞毒性の高い特化代謝産物を蓄積する苔類に特有のオルガネラであり、ゼニゴケでは分泌経路の再配向により形成され、凸凹の表面構造を持つ。分泌経路の転用により獲得された系統独自のオルガネラの力学的強度が、オルガネラ内腔に面した細胞壁様構造により付与されているとの着想のもと、これをオルガネラ壁、特に油体内腔に形成されるものを油体壁と命名し、その実体および構築機構、生理的意義の解明を進めている。変異体スクリーニングにより、得られた油体形成異常変異体の原因遺伝子および機能解析、免疫抗体染色による油体壁構成成分の検出および同定を行うとともに、単離油体を用いた生化学的な成分分析も実施する。油体壁の合成酵素および分解酵素の過剰発現・機能欠損を作出し、油体内腔の化合物蓄積量および漏出量と油体壁頑健性を測定することで、油体壁の生理学的意義の解明を目指す。2022年度は、本研究課題の着想に至ったMpSEC28に関する解析を進めた。油体の発生異常を指標とした変異体スクリーニングを実施し、油体が球形になる変異体の原因遺伝子としてMpSEC28を同定した。MpSEC28はゴルジ体から小胞体への逆行輸送を担うCOPI被覆複合体のサブユニットであり、他のCOPIサブユニットのノックダウン変異体においても同様の表現型が見られたことから、COPIが介在する分泌経路およびゴルジ体機能が正常な油体発生に重要であることが明らかになった。ここまでの成果について、国際誌に投稿・発表した。

在本项目中，我们旨在以苔类油体为模型，阐明分泌途径重新定向形成的细胞器和细胞结构的特征，以及其形成的分子机制。油体是地钱特有的细胞器，在其管腔中积累高细胞毒性的专门代谢物，在地钱中，油体是通过分泌途径的重新定向而形成的，并具有不均匀的表面结构。基于通过重新利用分泌途径获得的谱系特异性细胞器的机械强度是由面向细胞器腔的细胞壁样结构提供的想法，我们在细胞器壁中，特别是在油体中形成了这种结构我们将这种壁命名为油体壁，目前正在阐明其物质、构建机制和生理意义。通过突变体筛选，分析油体形成异常突变体的致病基因和功能，通过免疫抗体染色检测和鉴定油体壁成分，并利用分离的油体进行生化成分鉴定分析。通过油体壁中合成和降解酶的过度表达和功能缺陷以及测量油体管腔中化合物积累和渗漏的量以及油体壁的坚固性来阐明油体壁的生理意义。 2022 财年，我们对 MpSEC28 进行了分析，从而产生了本研究课题的想法。我们以油体发育异常为指标进行了突变体筛选，并鉴定出MpSEC28是导致油体变成球形的突变体的基因。 MpSEC28是COPI覆盖复合体的一个亚基，负责从高尔基体逆行转运到内质网，并且在其他COPI亚基的敲低突变体中观察到类似的表型，这表明COPI参与了分泌途径和内质网。高尔基体功能对于正常油体发育很重要。迄今为止获得的结果已提交并发表在国际期刊上。