植物細胞の分泌経路において形成されるタンパク質凝集体の液胞移行による分解機講

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高等植物において、タンパク質の品質管理に関わる分解機構に関する研究では、知見が乏しい。申請者らは、小胞体膜タンパク質とRFPの融合タンパク質をタバコ培養細胞BY-2に発現させた場合、細胞内にRFP融合タンパク質が凝集したオルガネラ(RV)が形成され、それらが細胞増殖の定常期に液胞へ移行し、液胞内腔にRFPが検出されるという現象を見出した。本研究では、この現象の動作原理や作用機構について細胞生物学的手法を用いて解析を行った。まず、RVを特定するために、様々な細胞小器官に対するマーカー抗体を用いて間接蛍光抗体染色を行った。その結果、RFPの蛍光は各種の細胞小器官と異なる局在を示したことから、RVはこれらのオルガネラではないと考えられた。次いで、抗RFP抗体を用いた免疫電顕および微細構造観察を行い、RVは脂肪粒のような構造体であると考えられる結果を得た。RVの液胞移行を誘導する条件を検討した結果、ショ糖飢餓条件で、RFPの蛍光が液胞に観察された。ショ糖飢餓条件下で、システインプロテアーゼの阻害剤(E-64)を加えショ糖飢餓条件下で培養した場合、蛍光顕微鏡下においてRVは液胞移行せずに核の周辺に見られ、電顕観察により核周辺の細胞質に多くの自食作用胞が観察された。この細胞の細胞質中にRVが存在しないことから、RVは自食作用胞内に存在すると考えられ、RVは自食作用により液胞内へ取り込まれることが示唆された。自食作用の誘導に関与すると推定されるプロテインキナーゼをアンチセンス法による阻害実験を行った結果、ショ糖飢餓条件下でRVの液胞移行が抑制された。以上の結果から、RVはショ糖飢餓条件下で、自食作用により液胞に取り込まれ分解されることを明らかにした。