膜リン脂質クオリティ分析技術の開発と生命現象への適用

• Project Area: Quality of lipids in biological systems
• Project/Area Number: 15H05899
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University (2018-2019); Akita University (2015-2017)
• Principal Investigator: 佐々木 雄彦 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 教授 (50333365)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中西 広樹 秋田大学, 生体情報研究センター, 助教 (10466740) ; 青木 淳賢 東北大学, 薬学研究科, 教授 (20250219) ; 佐々木 純子 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 准教授 (30333371) ; 江口 賢史 秋田大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (70457117)
• Project Period (FY): 2015-06-29 – 2020-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥118,300,000 (Direct Cost: ¥91,000,000、Indirect Cost: ¥27,300,000); Fiscal Year 2019: ¥26,910,000 (Direct Cost: ¥20,700,000、Indirect Cost: ¥6,210,000); Fiscal Year 2018: ¥26,910,000 (Direct Cost: ¥20,700,000、Indirect Cost: ¥6,210,000); Fiscal Year 2017: ¥26,000,000 (Direct Cost: ¥20,000,000、Indirect Cost: ¥6,000,000); Fiscal Year 2016: ¥19,500,000 (Direct Cost: ¥15,000,000、Indirect Cost: ¥4,500,000); Fiscal Year 2015: ¥18,980,000 (Direct Cost: ¥14,600,000、Indirect Cost: ¥4,380,000)
• Keywords: イノシトールリン脂質 / 質量分析 / 病態モデル / 脂質代謝酵素 / リン脂質 / 脂肪酸 / イノシトール / 脂質 / 酵素 / シグナル伝達 / リン酸化

Outline of Annual Research Achievements

PIP3ホスファターゼ欠損マウスでは、特定の脂肪酸を持つPIP3分子種が特異的に増加している。この予備的知見から、PIP3はその脂肪酸の違いによる分子種ごとに異なった代謝を受け、さらに、異なる生命現象に関与する可能性が強く示唆される。本研究で、多様なPIP3分子種が産生される分子機構および生命現象における意義を解明し、リン脂質リポクオリティ研究の進展に貢献することを目的としている。
本年度は、がんの発症・進展との関わりが強く示唆されるPIP3分子種（以下：発がん関連PIP3分子種）の合成に取り組んだ。市販されていない発がん関連PIP3分子種の研究には、これを合成する必要がある。bee venomホスホリパーゼA2（PLA2）を用いてホスファチジルイノシトールを脱アシル化する条件を得た。PIP3については、PLA2の基質となる条件を見出せなかった。リゾリン脂質アシルトランスフェラーゼとアシルCoAを作用させることで、ホスファチジルイノシトールのアシル基を入れ替える条件を設定することができた。さらに、このホスファチジルイノシトールを基質として、PIPKI, PIPKII, PI3Kのリコンビナントタンパク質を酵素としたリン酸化反応で、PIP3を調製する条件を得たが、収率が低いため、改善の余地が残る。引き続き条件の最適化を進める。
生体レベルでの研究については、PIP3ホスファターゼSHIP1の欠損による肺炎モデルを用いて、癌の局面のみならず、炎症性疾患においても、特有のアシル基を持つPIP3が炎症の局面で鍵を握る可能性を見出した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

リコンビナント酵素を用いて、特定のアシル基をもつ脂質を作製する実験系が整いつつあり、また、当初の予定になかった炎症の局面でのPIP3動態解析によってリポクオリティの生体内での意義を広げる新規知見を得ているため。

Strategy for Future Research Activity

実験に用いる試薬（特に脂質化合物）が値上がりしたため、研究経費のより一層効率的な使用が肝要となる。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Univ. of Harvard Medical School(ＵＳＡ)
• [Int'l Joint Research] University College London(ＵＫ)
• [Int'l Joint Research] Univ. of Toronto(Canada)
• [Int'l Joint Research] Univ. of Monash(Australia)
• [Int'l Joint Research] IMBA(Austria)
• [Int'l Joint Research]
• [Journal Article] Dysregulated YAP1/TAZ and TGFβ signaling mediate hepatocarcinogenesis in Mob1a/1b-deficient mice (2016)
  • Author(s): Nishio, M., Sugimachi, K., Goto, H., Wang, J., Morikawa, T., Miyachi, Y., Takano, Y., Hikasa, H., Itoh, T., Suzuki, S.O., Kurihara, H., Aishima, S., Leask, A., Sasaki, T., Nakano, T., Nishina, H., Nishikawa, Y., Sekido, Y., Nakao, K., Shin-ya, K., Mimori, K. and Suzuki, A.
  • Journal Title: Proc. Natl. Acad. Sci. USA Volume: 113 Pages: 71-80
  • DOI: 10.1073/pnas.1517188113
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Loss of INPP4B causes a DNA repair defect through loss of BRCA1, ATM and ATR and can be targeted with PARP inhibitor treatment. (2015)
  • Author(s): Ip, LR., Poulogiannis, G., Viciano, FC., Sasaki, J., Kofuji, S., Spanswick, VJ., Hochhauser, D., Hartley, JA., Sasaki, T., Gewinner, CA.
  • Journal Title: Oncotarget Volume: 6 Pages: 10548-10562
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] INPP4B is a PtdIns(3,4,5)P3 phosphatase that can act as a tumor suppressor (2015)
  • Author(s): Kofuji S, Kimura H, Nakanishi H, Nanjo H, Takasuga S, Liu H, Eguchi S, Nakamura R, Itoh R, Ueno N, Asanuma K, Huang M, Koizumi A, Habuchi T, Yamazaki M, Suzuki A, Sasaki J, Sasaki T
  • Journal Title: Cancer Discov. Volume: in press Pages: 730-739
  • DOI: 10.1158/2159-8290.cd-14-1329
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] In Vivo Role of INPP4B in Tumor and Metastasis Suppression through Regulation of PI3K-AKT Signaling at Endosomes. (2015)
  • Author(s): Chew CL, Lunardi A, Gulluni F, Ruan DT, Chen M, Salmena L, Nishino M, Papa A, Ng C, Fung J, Clohessy JG, Sasaki J, Sasaki T, Bronson RT, Hirsch E, Pandolfi PP
  • Journal Title: Cancer Discov. Volume: in press Pages: 740-751
  • DOI: 10.1158/2159-8290.cd-14-1347
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] In vivo role of INPP4B in tumor and metastasis suppression through regulation of PI3K/AKT signaling at endosomes. (2015)
  • Author(s): Nigorikawa, K., Hazeki, K., Sasaki, J., Omori, Y., Miyake, M., Morioka, S., Guo, Y., Sasaki, T., Hazeki, O
  • Journal Title: Cancer Discov. Volume: 10 Pages: 740-751
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0142091
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The ML1Nx2 Phosphatidylinositol 3,5Bisphosphate Probe Shows Poor Selectivity in Cells. (2015)
  • Author(s): Hammond GR, Takasuga S, Sasaki T, Balla T.
  • Journal Title: PLoS One Volume: 10
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0139957
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Localizing the lipid products of PI3Kγ in neutrophils (2015)
  • Author(s): Norton L, Lindsay Y, Deladeriere A, Chessa T, Guillou H, Suire S, Lucocq J, Walker S, Andrews S, Segonds-Pichon A, Rausch O, Finan P, Sasaki T, Du CJ, Bretschneider T, Ferguson GJ, Hawkins PT, Stephens L.
  • Journal Title: Adv Biol Regul Volume: 60 Pages: 36-45
  • DOI: 10.1016/j.jbior.2015.10.005
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] INPP4BはPTEN欠損による発がんへのフェイルセーフ機構を担う (2015)
  • Author(s): 小藤智史，佐々木雄彦
  • Journal Title: 実験医学 Volume: 34 Pages: 450-453
• [Presentation] Measuring Phosphoinositides at Molecular Species Level (2015)
  • Author(s): Hiroki Nakanishi, Satoshi Eguchi, Masaki Ishikawa, Akira Suzuki, Junko Sasaki, Takehiko Sasaki
  • Organizer: 第38回日本分子生物学会年会・第88回生化学会大会 合同大会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2015-12-04
  • Invited
• [Presentation] 心肥大におけるホスホイノシタイド代謝酵素Vps34のタンパク質分解機構の役割 (2015)
  • Author(s): 木村洋貴、江口賢史、久場敬司、今井由美子、高須賀俊輔、伊藤玲悦、中村亮太郎、中西広樹、石川将己、佐々木純子、山崎正和、佐々木雄彦
  • Organizer: 第38回日本分子生物学会年会・第88回生化学会大会 合同大会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2015-12-03
  • Invited
• [Remarks] 研究室HP
  • URL: http://www.med.akita-u.ac.jp/~bisei/