酵母小胞体の形状およびサイズ変化による分泌蛋白質生産能の向上

一層の生体膜（リン脂質二重層）で覆われた扁平な袋状のオルガネラである小胞体は、分泌タンパク質や脂質の生合成を司る細胞内区画である。本研究の目的は、酵母細胞において人為的に小胞体のサイズを増加させ、これらの物質の産生量の向上に資することである。そこで本研究では、酵母細胞の小胞体ストレス応答を利用した。小胞体ストレスとは、何らかの外的あるいは内的な要因によって、小胞体の機能が不全を来すことであり、それに対する防衛応答が小胞体ストレス応答である。出芽酵母Saccharomyces cerevisiaeにおいては、小胞体ストレス応答を司るのは転写因子Hac1であり、小胞体ストレスに応じて転写因子Hac1の存在量が増え、小胞体で機能するタンパク質の発現が転写レベルで誘導される。本研究において私は、ハウスキーピング遺伝子のプロモーターの制御下でHac1遺伝子を過剰発現することにより、常に小胞体ストレス応答が引き起こされるS. cerevisiae株を作製した。小胞体局在型GFP発現を発現させて細胞を蛍光顕微鏡にて観察したところ、また、透過型電子顕微鏡での観察により、Hac1過剰発現酵母細胞では、小胞体が伸展し、細胞質中に小胞体が広がってることが分かった。また、Hac1過剰発現酵母細胞では、脂質の合成能が上昇し、油脂が蓄積されている脂肪滴のサイズが有意に増大していることも明らかとなった。また、他種酵母のβカロチン合成遺伝子をS. cerevisiae株に導入すると、S. cerevisiae細胞もβカロチンを合成するが、その産生量もHac1過剰発現により向上した。

一層の生体膜（リン脂質二重層）で覆われた扁平な袋状のオルガネラである小胞体は、分泌タンパク質や脂質の生合成を司る細胞内区画である。本研究の目的は、酵母細胞において人為的に小胞体のサイズを増加させ、これらの物質の産生量の向上に資することである。そこで本研究では、酵母細胞の小胞体ストレス応答を利用した。小胞体ストレスとは、何らかの外的あるいは内的な要因によって、小胞体の機能が不全を来すことであり、それに対する防衛応答が小胞体ストレス応答である。出芽酵母Saccharomyces cerevisiaeにおいては、小胞体ストレス応答を司るのは転写因子Hac1であり、小胞体ストレスに応じて転写因子Hac1の存在量が増え、小胞体で機能するタンパク質の発現が転写レベルで誘導される。本研究において私は、ハウスキーピング遺伝子のプロモーターの制御下でHac1遺伝子を過剰発現することにより、常に小胞体ストレス応答が引き起こされるS. cerevisiae株を作製した。小胞体局在型GFP発現を発現させて細胞を蛍光顕微鏡にて観察したところ、また、透過型電子顕微鏡での観察により、Hac1過剰発現酵母細胞では、小胞体が伸展し、細胞質中に小胞体が広がってることが分かった。また、Hac1過剰発現酵母細胞では、脂質の合成能が上昇し、油脂が蓄積されている脂肪滴のサイズが有意に増大していることも明らかとなった。また、他種酵母のβカロチン合成遺伝子をS. cerevisiae株に導入すると、S. cerevisiae細胞もβカロチンを合成するが、その産生量もHac1過剰発現により向上した。