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Nature Communications volume 14、記事番号: 1418 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

多細胞糸状菌には中隔孔があり、これにより細胞質交換が可能になり、フィラメント内の隣接する細胞間の接続が可能になります。 菌糸の損傷やその他のストレス条件により、中隔孔の閉鎖が誘導され、細胞質の損失が最小限に抑えられます。 しかし、中隔孔の構成とその機能の根底にあるメカニズムはよく理解されていません。 今回我々は、多細胞子嚢菌であるアスペルギルス・オリゼにおける776個の未特徴タンパク質の細胞内局在を決定することにより、新しい中隔成分を同定することに着手した。 776 個の未特徴タンパク質のセットは、それらの遺伝子が多細胞中隔孔を持つ子嚢菌 (アスペルギルス属 3 種、下位ペジゾマイコティナ属) のゲノムに存在し、中隔孔を持たない子嚢菌 (酵母）。 それらの細胞内局在を決定すると、62 個のタンパク質が中隔または中隔孔に局在することが判明しました。 コード遺伝子の欠失により、23のタンパク質が菌糸損傷時の隔膜孔の詰まりの制御に関与していることが明らかになった。 したがって、この研究は、A. オリゼにおける多くの未特徴のタンパク質の細胞内局在を決定し、特に中隔孔の機能に関与する一連のタンパク質を同定する。

多細胞性の出現は、進化の歴史における重要な変遷を表しています。 さまざまな起源の生物は、フィラメント、クラスター、シートなどの単純な多細胞形態に組織化されていますが、その後の細胞集団には直接の通路が欠如しているため、細胞間コミュニケーションが制限されています1,2。 進化の歴史の比較的後期において、真核生物のいくつかのグループは、組織、生殖器官、子実体に分化するための細胞間接着および発生プログラムを通じて複雑な多細胞性を発達させてきました1,3。 さらに、複雑な多細胞生物は、シグナル伝達を促進するために超微細構造通路を介した細胞間の接続を進化させてきました4、5、6。 このような細胞間の接続は、動物、植物、多細胞菌類で独立して進化しました。 さらに、その規制により、不利な環境において選択的な利点がもたらされます。 動物では、イオンや小分子の通過を可能にするギャップ結合が酸化ストレスによって構造的および機能的に混乱します7。 植物では、転写因子やシグナル伝達分子の細胞間輸送を媒介する原形質連絡が、ストレスに応じたカロースの沈着によってブロックされる可能性があります8。

真菌には中隔孔を持つ種（糸状菌）とそれを持たない種（酵母菌）の両方が含まれており、比較に基づいて中隔孔に関連する組織の特徴付けが容易になります。 真菌の菌糸は、極性のある先端を伸ばすことによって成長し、細胞サイズと核分裂に関連して隔壁でさらに区画化されます9。 隔壁の中心には隔壁孔があり、隣接する細胞間の細胞質成分の交換を可能にします10、11。 子嚢菌門のペジゾ菌亜門では、これらの孔はペルオキシソーム由来の真菌特異的ウォロニン小体によって塞がれる可能性があります12。 対照的に、担子菌門の寒天菌亜門の種は、小胞体由来の中隔孔キャップ (SPC) を発達させて孔を塞いでいます 13,14。 ウォロニン体マトリックスタンパク質 Hex1 を欠く変異体は、菌糸損傷時に隔壁孔を介して隣接細胞から細胞質の広範な損失を示しました 12。

中隔孔の機能は、機械的、環境的、生理学的条件に応じて動的に調節されます。 低温や低 pH などのストレスは、未知のメカニズムを介して細胞間の接続を低下させます 10、11。 菌糸の損傷および非生物的ストレスは、孔における中隔孔関連（SPA）タンパク質およびSO（またはSOFT）タンパク質の蓄積を誘発します15、16、17。 さらに、この孔は有糸分裂中に一時的に閉じ、細胞周期制御因子である Nima キナーゼが核から中隔孔に移動する間期に開きます 18。 中隔孔は菌糸年齢などの生理学的条件によっても調節されており 11,19 、その機能の調節に追加の成分が関与していることが示唆されています。 中隔孔調節のこれらの動的な挙動を考慮すると、特にウォロニン体の機能に関する限られた知識を考慮すると、根底にあるメカニズムについての理解が不足しています。