スフィンゴ脂質代謝経路を介した細胞死抑制機構の解析

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植物のプログラム細胞死制御機構を解明するため、本研究ではシロイヌナズナのBax Inhibitor-1(AtBI-1)による細胞死抑制のメカニズムに着目し研究を行っている。AtBI-1は小胞体(ER)膜に局在する7回膜貫通タンパク質で、酸化ストレス誘導性細胞死を抑制する因子である。本研究ではこれまでに、AtBI-1が電子伝達因子シトクロムb5(AtCb5)を介してスフィンゴ脂質脂肪酸2-ヒドロキシラーゼ(AtFAH)と相互作用する可能性を示した。さらに、シロイヌナズナには2つのAtFAH(AtFAH1,AtFAH2)が存在し、AtFAH1は超長鎖脂肪酸を、AtFAH2はパルミチン酸を2-ヒドロキシル化することも見出した。そこで、今年度は、AtFAH1,2のシロイヌナズナにおける生理学的機能の解明と、AtBI-1:AtCb5:AtFAH複合体の証明に取り組んだ。まず、AtFAH1ノックダウン系統とatfah2変異体に対してキャピラリー電気泳動質量分析装置(CE-MS)を用いた代謝物解析を行った。AtFAH1ノックダウン系統では、酸化ストレス応答性代謝物に大きな変化が見られ、AtFAH1が酸化ストレス制御に関与することが示唆された。一方、atfah2変異体では、TCA回路の中間体が著しく減少しており、また暗所のCO_2放出量も増大していたことから、AtFAH2は好気呼吸の安定化に関与する可能性が示唆された。次に、AtBI-1:AtCb5:AtFAHの3因子間相互作用を解析するため、BiFC-FRET法を用いた。その結果、AtBI-1:AtCb5:AtFAH2と比較してAtBI-1:AtCb5:AtFAH1で高い相互作用効率を示した。この結果から、AtBI-1はAtFAH1と優先的に相互作用することが示された。この結果は、AtFAH1が酸化ストレス応答に関連する結果と一致し、AtBI-1がAtFAH1を介してスフィンゴ脂質脂肪酸の2-ヒドロキシル化を制御することで細胞死を抑制することが強く示唆された。