ポリリン酸はなぜ液胞に隔離されている？－細胞質ポリリンによる細胞機能障害の解明－

为什么聚磷酸盐被隔离在液泡中？

基本信息

批准号：
22K06212
负责人：
向由起夫
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Nagahama Institute of Bio-Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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/grant/KAKENHI-PROJECT-22K06212/
关键词：
ポリリン酸細胞寿命細胞増殖液胞細胞質

项目摘要

無機リン酸のポリマーであるポリリン酸は細胞内のオルガネラである液胞で合成・蓄積される。これまでに、出芽酵母においてポリリン酸を高度に蓄積させると、分裂寿命（１個の細胞が死ぬまでに分裂する回数）が短くなること、および細胞増殖が遅くなることを見出した。さらに（液胞外の）細胞質ポリリン酸の増加がこれらの細胞機能障害の原因であることを示す結果を得ている。本研究課題では、細胞質のポリリン酸がこれらの細胞機能に障害を与える作用機序を解明することを目的とした。本研究の成果から、ポリリン酸の新しい生理機能を明らかにするとともに、ポリリン酸がなぜ液胞に隔離されているのかを理解することが期待できる。出芽酵母で大腸菌ポリリン酸キナーゼEcppk1遺伝子を発現させると、細胞質ポリリン酸が増加することにより、分裂寿命が短くなり、細胞増殖が遅くなる。2022年度は、この細胞質ポリリン酸の増加による短寿命あるいは増殖遅延の原因を知るために、Ecppk1発現株の増殖遅延を抑圧する遺伝子を「多コピープラスミド」と「遺伝子破壊」の2つのアプローチで分離した。また、トランスクリプトームおよびメタボローム解析により、Ecppk1発現株における細胞内変動を調べた。出芽酵母で得られた知見をヒト細胞でも確認することを目指し、ヒト老化細胞においてポリリン酸が増加するかどうかを検証するために、出芽酵母と同様に有限寿命をもつヒト胎児肺由来 WI-38細胞を継代培養し、分裂寿命（細胞集団倍化数 PDL）を確認するとともに、段階的な老化細胞を取得する実験系を確立した。

多磷酸盐是无机磷酸的聚合物，合成并积聚在液泡中，即细胞内的细胞器。到目前为止，已经发现，萌芽酵母中聚磷酸盐的高积累缩短了有丝分裂的寿命（细胞在死亡之前分裂的次数）并减轻了细胞增殖。此外，已经获得了细胞质多磷酸盐（室外）的增加，导致这些细胞功能障碍。该研究主题旨在阐明细胞质多磷酸盐会导致这些细胞功能损害的作用机理。可以期望这项研究的结果阐明多磷酸盐的新生理功能，并了解为什么在液泡中分离了多磷酸盐。大肠杆菌多磷酸激酶ECPPK1基因在发芽酵母中的表达增加了细胞质多磷酸盐，从而导致丝质质寿命较短，细胞增殖较慢。在2022年，为了找出因细胞质多磷酸盐增加而导致的寿命短或生长延迟的原因，我们分离了使用两种方法抑制表达ECPPK1菌株的生长延迟的基因：多拷贝质粒和基因中断。此外，通过转录组和代谢组分析研究了表达ECPPK1的细胞内变异性。为了确认人类细胞中糖酵母中获得的发现，我们建立了一个实验系统，在该系统中我们获得了分阶段的衰老细胞，以验证人类衰老细胞中的多磷酸盐是否增加，我们从人类胎儿肺中衍生出的WI-38细胞，该细胞与人类胎儿肺有限的载体，类似于糖含量，以确认糖含量的糖果（suckeis），又是sting and eeast and efters and efters and potepan（p.衰老细胞。