Molecular and cellular biological analysis on valuable material productivity in the multinuclear and multicellular filamentous fungus Aspergillus oryzae

对多核和多细胞丝状真菌米曲霉有价值的物质生产力的分子​​和细胞生物学分析

• 批准号: 22H02245
• 负责人: 樋口 裕次郎
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 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/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02245/
• 关键词: 黄麹菌; Aspergillus oryzae; 多核多細胞; 有用物質生産; アミラーゼ; グルコアミラーゼ; mRNA動態; MS2システム; 微小管; アクチン; smFISH

黄麹菌Aspergillus oryzaeは、古来日本において日本酒・味噌・醤油といった発酵醸造産業で用いられてきた糸状菌であり、高い安全性で有用な酵素タンパク質や二次代謝産物などの低分子化合物を菌体外に大量に分泌生産する能力を有する。しかし、糸状菌としての特徴である多核多細胞の黄麹菌において、有用物質を時空間的にどのように生産制御しているのか、詳細な分子機構は未だ明らかになっていない。mRNAの細胞内局在化機構は、タンパク質の翻訳・成熟・局在を制御する上で生理的に非常に重要である。また、糸状菌で分泌されるタンパク質は主に菌糸の先端から分泌され、細胞骨格である微小管およびアクチンケーブルを介して分泌小胞により輸送されてエキソサイトーシスされている。黄麹菌は、有用酵素の分泌高生産性を有するため、タンパク質分泌メカニズムの解明に向けて、細胞内輸送に関する細胞生物学的研究が行われてきた。しかし、これまでの研究では主にタンパク質レベルでの解析にとどまり、タンパク質が翻訳前にどのような制御を受けているのか、さらには黄麹菌における多核多細胞性という観点においては十分に明らかにされていない。本研究では、黄麹菌において微小管を構成するチューブリンおよびアクチンに関連したタンパク質に対して、それらのmRNA局在を解析し、タンパク質局在との関連性を明らかにしている。さらに本研究ではこれまでに、黄麹菌が多量分泌生産する有用糖化酵素であるグルコアミラーゼのmRNAをMS2システムを用いて生細胞にて可視化することに成功した。そして、グルコアミラーゼmRNAが黄麹菌細胞内にて菌糸の部位特異的に発現・局在制御されていることを見出した。さらに、グルコアミラーゼmRNAの局在および動態を時空間制御する分子機構を明らかにしてきている。

Yellow 麹 fungus Aspergillus oryzae は, ancient Japan に お い て Japan oil, wine, miso 醤 と い っ た 発 leaven で 醸 build industry with い ら れ て き た si form bacteria で あ り, high safety い で な useful enzyme タ ン パ ク qualitative や secondary metabolites な ど の low molecular compound を bacteria in vitro に に secretion production す る を power す る. し か し, si bacteria と し て の, 徴 で あ る multi-core multicellular の yellow 麹 bacteria に お い て, useful matter を space に ど の よ う に production suppression し て い る の か, detailed な は molecules is not だ Ming ら か に な っ て い な い. MRNA の cells in the body は, タ ン パ ク qualitative の turn 訳, mature, bureau in を suppression す る で physiological に on very important で に あ る. ま た secretion, si bacteria で さ れ る タ ン パ ク qualitative は main に bacteria si の apex か ら secretion さ れ, cell skeleton で あ る tiny tube お よ び ア ク チ ン ケ ー ブ ル を interface し て secretion vesicular に よ り conveying さ れ て エ キ ソ サ イ ト ー シ ス さ れ て い る. Yellow の 麹 bacteria は, useful enzyme secretion high productive を す る た め, タ ン パ ク qualitative secretion メ カ ニ ズ ム の interpret に to け て, intracellular delivery に masato す る cell biology research line が わ れ て き た. し か し, こ れ ま で の research で は main に タ ン パ ク qualitative レ ベ ル で の parsing に と ど ま り, タ ン パ ク qualitative が 訳 front に ど の よ う な suppression を by け て い る の か, さ ら に は yellow 麹 bacteria に お け る multinucleated cells more sexual と い う 観 point に お い て は very に Ming ら か に さ れ て い な い. This study で は, yellow 麹 bacteria に お い て tiny tube を す る チ ュ ー ブ リ ン お よ び ア ク チ ン に masato even し た タ ン パ ク qualitative に し seaborne て, そ れ ら の mRNA bureau in analytical し を, タ ン パ ク quality bureau in と の masato even sex を Ming ら か に し て い る. さ ら に this study で は こ れ ま で に, yellow 麹 bacteria が secretion of production す る useful saccharifying enzyme で あ る グ ル コ ア ミ ラ ー ゼ の mRNA を MS2 シ ス テ ム を with い て living cells に て visualization す る こ と に successful し た. そ し て, グ ル コ ア ミ ラ ー ゼ mRNA が yellow 麹 bacteria cells に て bacteria si の site specific に 発 now, bureau in suppression さ れ て い る こ と を shows し た. さ ら に, グ ル コ ア ミ ラ ー ゼ mRNA の bureau in お よ び dynamic spatial system of imperial す を る molecular institutions を Ming ら か に し て き て い る.

项目成果

多核多細胞である黄麹菌におけるmRNAの時空間発現動態

多核、多细胞米曲霉 mRNA 的时空表达动态

• 发表时间: 2023
• 作者: Takaku Hiroaki;Kazama Haruka;Sato Rikako;Mori Kazuki;Ara Satoshi;Ishiya Koji;Matsuzawa Tomohiko;Yaoi Katsuro;Araki Hideo;Shida Yosuke;Ogasawara Wataru;Tashiro Kosuke;Kuhara Satoru;Yamazaki Harutake;Aburatani Sachiyo;樋口 裕次郎
• 通讯作者: 樋口 裕次郎

黄麹菌における多核多細胞内輸送に関する分子生理機構解析

米曲霉多核、多细胞转运的分子生理机制分析

• 发表时间: 2023
• 作者: ZHANG YUSHU;髙野 英晃;Hiroaki Takaku;樋口 裕次郎
• 通讯作者: 樋口 裕次郎

黄麹菌生細胞におけるグルコアミラーゼmRNAの時空間制御機構（月桂冠特別賞）

米曲霉活细胞中葡糖淀粉酶mRNA的时空控制机制（特别桂冠奖）

• 发表时间: 2022
• 作者: 守田 湧貴;竹川 薫;樋口 裕次郎
• 通讯作者: 樋口 裕次郎

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