外的環境と内的リソース蓄積をモニターするテトラピロールシグナル伝達系の解明

阐明监测外部环境和内部资源积累的四吡咯信号转导系统

基本信息

批准号：
20K06638
负责人：
小林勇気
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

単細胞藻類や高等植物の幹細胞では、オルガネラと核の分裂に至るプロセスには協調関係が見られる。申請者は、核のDNA複製はオルガネラDNA複製によって制御されており、葉緑体で合成されるテトラピロール分子の一種が、シグナルとして働いていることを明らかにした。また、オルガネラDNA複製の開始にもテトラピロールシグナルが関与することが判明している。申請者のこれまでの研究からオルガネラDNA複製を制御するテトラピロールシグナルの上流には光合成、呼吸、細胞内リソースの蓄積をモニターするチェックポイントが存在することが示唆された。そこで本研究では、オルガネラDNA複製のチェックポイントの分子機構を明らかにすることを目的とする。このチェックポイント機構を解析することで、外的環境変化および内的リソース蓄積の双方のシグナル伝達系を明らかにすることが可能だと考えられる。申請者の発表・未発表データからODR開始には、明条件・光合成・呼吸・適切な細胞リソースの蓄積の4つの条件が必要であること、これら4つの条件が揃うと、一過的なFHの蓄積、MAPKの活性化、ユビキチン化による特定タンパク質分解の3つの反応が起こりODRが開始されることが明らかになっている。本研究では1) 4つの条件と3つの反応の関連付け、2) MAPKとユビキチン化のターゲットの特定、3) 3つの反応に関わる因子同士の相互作用の解明を行うことでODR開始の分子機構を明らかにする。これらを解き明かすためにRNA-seq、酵母2ハイブリット（Y2H）、MS解析等の大規模解析によるスクリーニングと、個々の因子の機能解析のためにノックアウト・過剰発現株の作成・種々の生化学解析を行った。

在单细胞藻类和较高的植物干细胞中，细胞器与核分裂之间存在协调关系。申请人表明，核DNA复制是由Organelle DNA复制控制的，并且在叶绿体中合成的一种四吡咯分子作为信号。还发现，四吡咯心信号参与了细胞器DNA复制的启动。申请人的先前研究表明，控制细胞器DNA复制的四吡俄信号上游存在一个检查点，可监测光合作用，呼吸和细胞内资源积累。因此，本研究旨在阐明细胞器DNA复制检查点的分子机制。通过分析此检查点机制，可以认为可以阐明外部环境变化和内部资源积累的信号系统。申请人的公告和未发表的数据表明，ODR的启动需要四个条件：清晰的条件，光合作用，呼吸和适当的蜂窝资源的积累，并且当满足这四个条件时，会发生三种反应，会发生三种反应：瞬态FH积累，MAPK激活以及通过泛素化的特定蛋白质解析，导致ODR的起始。在这项研究中，我们将通过1）将四个条件与三个反应联系起来，2）确定MAPK和泛素化靶标的分子机制，以及3）阐明了三个反应中涉及的因素之间的相互作用。为了澄清这些内容，我们使用大规模分析（例如RNA-Seq，酵母两杂交（Y2H）和MS分析）进行了筛选，并创建了敲除，过表达的菌株以及各种生化分析，以进行单个因素的功能分析。

项目成果

期刊论文数量（2）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

ESCRT machinery mediates cytokinetic abscission in the unicellular red alga Cyanidioschyzon merolae.

ESCRT 机制介导单细胞红藻 Cyanidioschyzon merolae 中的细胞分裂。

DOI：
10.3389/fcell.2020.00169
发表时间：
2020
期刊：
Frontiers in Cell and Developmental Biology
影响因子：
5.5
作者：
Yagisawa F.;Fujiwara T.;Takemura T.;Kobayashi Y.;Sumiya N.;Miyagishima S. Y.;Nakamura S.;Imoto Y.;Misumi O.;Tanaka K.;Kuroiwa H.;Kuroiwa T.
通讯作者：
Kuroiwa T.

原始紅藻における光シグナル伝達に関わるE3ユビキチンリガーゼCul4複合体の解析

原始红藻中参与光信号转导的E3泛素连接酶Cul4复合物分析