アクチン細胞骨格の乾燥ストレス応答機構に果たす役割

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生体の環境ストレスに対する応答は生物の種類で大きく異なる。研究代表者がこれまで扱ってきた真正粘菌Physarrum polycephalumは飢餓、温度変化、光、化学物質等に対して応答を示す。本研究では、様々なストレスの中でPhysarum変形体が示す耐乾燥機構に注目した。スライムによって取り囲まれた多核のアメーバ状である変形体は乾燥を極度に嫌い、乾燥条件下では約1日かけてスクレロチウムと呼ばれる耐乾燥体を形成する。このスクレロチウムは非常に安定で数年間の休眠が可能であるが、その形成機構や細胞内のタンパク質保存機構については全く解っていない。昨年度は、変形体のアクチンは未修飾であるのに対し、スクレロチウムの全アクチンは60-70%がリン酸化を受けており、Thr-203が唯一のリン酸化部位であることを明らかにした。またリン酸化アクチンは重合能を失っていることもわかり、Thr-203がF-アクチンに重合する際に他のアクチン分子と接触する部位であることと矛盾しない。本年度はアクチンのリン酸化の生理的意義をさらに明らかにするために、このリン酸化が生活環のどこで起こるかを調べた。変形体は乾燥状態に置かれると、箱胞に仕切を形成しマクロシストとなり、これが完全に乾燥するとスクレロチウムとなる。一方、変形体は通常約20℃で増殖するが、4-5℃の低温に置かれるとスフェルールという低温耐性のマクロシストを形成し、室温に戻すと再度活動を始める。このスフェルールに含まれるアクチンを解析したところ、アクチンはリン酸化を受けていなかった。このことは、アクチンのリン酸化がマクロシスト形成において細胞が細かく区切られる過程ではなく、乾燥ストレスに特異的な耐性機構で働いていることを示している。さらに、スクレロチウムに水分を与えると急激なアクチンの脱リン酸化が起こるが、その活性は高イオン強度下において顕著な抑制がかかることも明らかとなった。このことはスクレロチウムから変形体への転換機構を探る大きな手がかりとなる。