Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

細胞壁 / 出芽酵母 / 細胞周期チェックポイント / Rho1p / シグナル伝達 / 紡錘極体 / 細胞周期 / HOG / MAP kinase / 紡錘体 / M期

真核単細胞のモデルである出芽酵母を用いて、「細胞周期進行」という時間軸に添って細胞の形態形成が正しく起きるメカニズムを解明することを本研究の目的にした。そのためには、(1)細胞壁合成などの細胞形態形成がうまく行かない時に細胞周期を停止する機構と、(2)細胞周期進行とともに細胞の形態形成が起きる機構を明らかにすることが必要である。我々は細胞壁合成チェックポンとの研究を行い、複数の核移行の過程がこれに関与することを明らかにした。またG1/S 期のサイクリン依存性タンパク質リン酸化酵素が細胞形態形成の制御因子であるRho1p の活性化に直接影響を与えることを明らかにした。細胞の空間形成は、細胞の数や細胞の機能分化の制御とともに多細胞生物における多細胞集団の構築にとっても極めて重要な要素になっている。したがって、本研究計画で行った細胞周期と「細胞の空間形成」の連携に関する研究は、他の研究との有機的な結合により、真核細胞の運命を決める細胞周期についてより深い理解が得られるものであった。

酵母 / 細胞周期制御 / 細胞壁チェックポイント / 先端成長 / 細胞壁 / サイクリン / ダイナクチン / グルカン / 細胞周期 / 出芽酵母 / Rho1p / GTTase / サイクリン依存性キナーゼ / チェックポイント / ダイナクチン複合体 / イメージマイニング / 細胞形態 / 自動計測

本研究計画では、出芽酵母細胞の形態形成が正しく起きるメカニズムに迫るために、(1)細胞壁合成チェックポイント制御機構、(2)細胞周期依存的な成長様式の切り替え機構、を分子レベルで解明することにした。細胞周期は、細胞周期チェックポイントと呼ばれるフィードバック機構によって厳密な制御を受けている。これまでに出芽酵母では、DNA損傷やDNA複製、アクチン細胞骨格、スピンドル形成やスピンドルの位置などをモニターするチェックポイント機構が次々と明らかにされてきたが、他にも未知のチェックポイント機構が存在している可能性も指摘されてきていた。そうした中で、研究代表者らは細胞壁合成欠損株の解析を行い、細胞壁合成をモニターする新規のチェックポイントを発見した。細胞壁合成欠損による細胞周期の停止を観察し、細胞壁合成チェックポイント異常株の単離から、チェックポイント制御機構のメカニズムを解析した。その結果、細胞壁チェックポイント機構は細胞壁合成停止に応答して、ダイナクチン複合体とフォークヘッドファミリーに属する転写因子が働いて、Clb2pの発現を転写レベルで抑制し、これによりM期の前で細胞周期が停止していることが明らかになった。一方、細胞周期依存的な成長様式の切り替え機構では、異常な先端成長を示す変異株の同定を行い、細長い変異株の先端成長パターンの解析から、これらの変異株の遺伝子産物は、(i)成長方向の決定に重要と考えられているタンパク複合体(ポラリソーム)の構成因子、(ii)細胞形態を内側から規定するアクチン細胞骨格の構成因子、(iii)細胞形態を外側から規定する細胞壁のリモデリング因子のいずれかであることが確認され、これらの要素が先端成長の進行に必須であることがわかった。

【研究分担者】
園池公毅	東京大学	大学院・新領域創成科学研究科	助教授	(Kakenデータベース)