ステロールの構造的違いがもたらす生命機能の解明

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ステロールは真核生物にとって必要不可欠な脂質であるが、その構造は生物種によって異なる。進化の過程で特定のステロールを取捨選択したと考えられるが、構造の違いがステロールの機能に何をもたらすのか、その詳細は不明である。申請者はこの問いを追究するための新規モデル生物としてラビリンチュラ類を提案する。この微生物は多様な構造のステロールを合成する能力を有しており、代謝経路改変により特定のステロールを選択的に欠損させ、その機能を比較・評価することが可能である。この系を活用し、ステロールの構造に依存した新しい細胞分裂、細胞死の制御メカニズムが存在する可能性を見出している。本研究ではステロールが介在する細胞分裂・細胞死の分子基盤の解明を通じて、ステロールの構造的違いが司る生命機能に迫ることを目的としている。植物ステロール合成の責任酵素SMT1を欠損する株は破裂を伴う細胞死が起こる。昨年度、野生株とSMT1欠損株のRNAシーケンスを行い、細胞死に関与する遺伝子を探索した結果、フェロトーシスの制御に関与するFSP1の発現量がSMT1欠損株において大幅に上昇することを見出した。フェロトーシスは鉄イオンに依存した脂質過酸化物の蓄積により引き起こされる細胞死と定義される。そこで蛍光プローブを用いて細胞内の鉄イオンと脂質ラジカルを測定した結果、細胞死が起こるSMT1欠損株において、有意に細胞内鉄イオン濃度が増加すること、それに伴い脂質ラジカルが増加することを見出した。SMT1欠損株の中で、細胞死を回避した細胞を蛍光顕微鏡観察した結果、脂質ラジカルが油滴という脂質を蓄積する細胞内小器官に局在することが示された。本年度の研究により、ステロール組成の変化が細胞内鉄イオンの取り込み量に影響を及ぼし、フェロトーシス様の細胞死を引き起こすことが示された。