酵母細胞を用いた細胞形態形成機構の分子遺伝学的解析

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細胞形態形成は、細胞周期や分化機構と連動し、また細胞内外の多様な情報伝達系を介する複雑な機構である。多細胞においても、形態形成を制御する多様な情報の最終到達点は一細胞そのものであり、それゆえ多細胞の形態形成を理解する上で、単一細胞である酵母の形態形成機構の解明が必須であると考えた。そこで、多細胞生物と同様の細胞質分裂と極性成長様式をとる分裂酵母をモデル系として、形態形成機構の分子遺伝学的解析を行った。具体的には、以下の二つのアプローチにより研究を進めた。(1) 分裂酵母の細胞形態異常変異体の解析(1)極性方向異常変異体alpの解析から、微小管の新規な変異体alp2,12を同定した。これらはα-微小管因子とβ-微小管因子の変異であった。さらに、これらの変異が致死となる原因が、チェックポイント機構からの逸脱か、あるいはチェックポイント機構を十分に活性化できないためか、のいずれかの可能性があることを提示した。この解析から、微小管の構造維持や機能発現が、細胞増殖と形態形成に重要であることを示した。(2)極性方向異常変異体alpの解析から、細胞増殖および微小管重合に必須なAlp1を同定した。Alp1は、細胞周期をとおし、微小管に局在し、微小管の機能発現に重要であることを示した。(2) 過剰発現により細胞形態異常を示す遺伝子の解析過剰発現時に異常形態を示す遺伝子を系統的に分離したところ、低分子量GTP結合蛋白質Rho2を取得した。解析により、Rho2は極性成長領域に局在し、成長極性と細胞壁合成に重要であることを明らかにした。