酵母の酸素認識とオルガネラ間の情報伝達に関する研究

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本研究は酵母の酸素認識機構とその代謝制御の解明を目指した。メチロトローフ酵母のメタノール代謝では初段階酵素アルコールオキシダーゼ(AOD)と呼吸鎖において酸素を大量に消費することから、両代謝系が局在するペルオキシソーム(Ps)とミトコンドリア(Mt)間での酸素の消費バランスを整えるためのオルガネラ間クロストークの存在が推測される。筆者は真核生物の酸素認識およびそれに伴う代謝制御を明らかにする糸口として本メタノール代謝系が格好のモデルであると考え、本酵母の酸素認識によるメタノール代謝系の制御について解析を行った。現在まで、メタノール代謝酵素群は酸素の存在下でのみ誘導され、その酸素依存的発現は、Mt呼吸鎖が関与することを見出した。これについてMt脱共役剤を用い、呼吸鎖活性の上昇によるAOD発現への影響を解析した結果、低酸素下においても、高酸素下と同様の発現が観察された。一方、AOD欠損株では呼吸鎖活性に全く影響が見られないことから、呼吸鎖活性を認識シグナルの上位とし、それに応じてメタノール代謝酵素群の発現誘導を制御していることが考えられる。また、Ps形態の酸素存在下での肥大化および数の増加という二種の応答について、Mt呼吸鎖との関係を解析した結果、Mt阻害下では、肥大化は観察されず、数の増加は認められた。さらに、Ps酸素制御とAOD発現との関係を解析した結果、AOD欠損株では肥大化は観察されず、数の増加は認められた。これより、Psバイオジェネシスについても酸素認識による制御が存在し、その制御系はMt呼吸鎖を介する系とそれとは異なる系の二種以上が存在することを明らかにした。以上の結果より、本酵母のメタノール代謝における酸素認識制御システムでは、Mt-Ps間クロストークによる細胞内制御が大きな役割を果たすことで、円滑な酸素代謝を行ない、メタノール代謝を維持しているものと考えられる。