出芽酵母の表現型プロファイリングを用いた細胞壁合成関連タンパク質の分子機能解析

今年度は複数の細胞壁合成阻害剤を用いて、各成分の合成を阻害した際の形態的な表現型を画像解析プログラムCalMorphを用いて抽出し解析することで、形態から見た細胞壁の生理学的意義や阻害剤の作用機序に関する研究を行った。ここでは阻害剤としてechinocandin B (EchB), tunicamycin (Tun), nikkomycin Z (NikZ)を野生型酵母に対して個別に処理することで、細胞壁の主要な構成成分である1,3-β-グルカン,マンノプロテイン,キチンの合成過程を阻害した。この際の形態情報をCa1Morphによって定量化し、主成分分析を適用することで形態変化を抽出した。その結果、キチンの合成阻害の引き起こす形態変化は、他の細胞壁構成成分とは明らかに異なる形態変化をしていることがわかり、キチンは細胞壁の形態維持機構に関して特異的な意義を持つことが予測された。次に薬剤処理と薬剤の作用標的であるタンパク質の機能欠損の形態的効果の類似性を検証するために、薬剤処理濃度依存的な形態変化と非必須遺伝子破壊株の形態変化の類似性を評価した。その結果TunとNikZに関しては既知の細胞内標的の破壊株との有意な類似性が見つかったが、EchBでは見つからなかった。そこで、EchBの作用標的であるFks1の温度感受性株(fksl-ts)の形態と比較した。Fks1pは3つの異なる機能ドメインを持つ多機能タンパク質であり、その機能ドメインを個別に欠損しているfksl-ts株(classI-III)が存在するが、驚いたことにEchB処理は、グルカン合成能を失っているclass IIIだけでなく、細胞極性に異常のあるclass IIとも類似していた。ここでclass IIとclass IIIにおける変異の部位は、EchBと相互作用すると考えられる変異の位置と近接していることから、EchBはFks1pのclass IIとclass IIIの二つの異なる機能ドメインを阻害するという作用モデルを考案した。さらにEchB処理時に極性成長のマーカーであるSpa2pの局在を観察した結果、正常な局在が失われることが明らかになったことは、作用モデルの妥当性を支持する結果だった。

今年度は複数の細胞壁合成阻害剤を用いて、各成分の合成を阻害した際の形態的な表現型を画像解析プログラムCalMorphを用いて抽出し解析することで、形態から見た細胞壁の生理学的意義や阻害剤の作用機序に関する研究を行った。ここでは阻害剤としてechinocandin B (EchB), tunicamycin (Tun), nikkomycin Z (NikZ)を野生型酵母に対して個別に処理することで、細胞壁の主要な構成成分である1,3-β-グルカン,マンノプロテイン,キチンの合成過程を阻害した。この際の形態情報をCa1Morphによって定量化し、主成分分析を適用することで形態変化を抽出した。その結果、キチンの合成阻害の引き起こす形態変化は、他の細胞壁構成成分とは明らかに異なる形態変化をしていることがわかり、キチンは細胞壁の形態維持機構に関して特異的な意義を持つことが予測された。次に薬剤処理と薬剤の作用標的であるタンパク質の機能欠損の形態的効果の類似性を検証するために、薬剤処理濃度依存的な形態変化と非必須遺伝子破壊株の形態変化の類似性を評価した。その結果TunとNikZに関しては既知の細胞内標的の破壊株との有意な類似性が見つかったが、EchBでは見つからなかった。そこで、EchBの作用標的であるFks1の温度感受性株(fksl-ts)の形態と比較した。Fks1pは3つの異なる機能ドメインを持つ多機能タンパク質であり、その機能ドメインを個別に欠損しているfksl-ts株(classI-III)が存在するが、驚いたことにEchB処理は、グルカン合成能を失っているclass IIIだけでなく、細胞極性に異常のあるclass IIとも類似していた。ここでclass IIとclass IIIにおける変異の部位は、EchBと相互作用すると考えられる変異の位置と近接していることから、EchBはFks1pのclass IIとclass IIIの二つの異なる機能ドメインを阻害するという作用モデルを考案した。さらにEchB処理時に極性成長のマーカーであるSpa2pの局在を観察した結果、正常な局在が失われることが明らかになったことは、作用モデルの妥当性を支持する結果だった。