ＳＫＩＰによるリソソームとリソソーム関連オルガネラの選択的輸送メカニズムの解明

• Project/Area Number: 14J02630
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Cell biology
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 石田 森衛 東北大学, 生命科学研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2016: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 膜輸送 / Rab / kinesin / melanosome / メラノソーム / キネシン / 小胞輸送 / 微小管順行性輸送 / メラノソーム輸送 / 低分子量Gタンパク質 / モータータンパク質 / リソソーム / リソソーム関連オルガネラ

Outline of Annual Research Achievements

報告者は先行研究で、メラノソームの微小管順行性輸送の制御因子であるkinesin-1の欠損によりメラノソームが核周辺に凝集することを明らかにしている。そこでまず、マウスに存在する全43種類のKif分子に対するsiRNAを作成し、メラノソームの凝集が誘導されるものを網羅的にスクリーニングし、複数種の候補Kif分子を同定した。次にこれら結果のオフターゲット効果の可能性を検証するためにsiRNAのターゲットサイトをさらに3本増やし、またsiRNAの処理により実際mRNAの量が低下していることをRT-PCRにより検証を行った。これらの一連のスクリーニングの結果Kif1cという機能未知の分子を同定することに成功した。Kif1cのメラノソーム輸送への関与については証明されなかったが、これらの実験の過程でKif1cのtailドメインがメラノソーム特異的に局在することを発見した。さらに興味深いことに精製したKif1cのtailドメインを固定したメラノサイトと反応させると細胞に発現させた時と同様に、メラノソームに局在した。このことからKif1cのtailドメインが新規のメラノソーム特異的マーカーとして機能することが示唆された。さらに詳細な解析の結果、Kif1cのtailドメインはメラノソームの内腔部分であるメラノコアを直接認識していることが判明した。そこでKif1cのtailドメインを”M-INK (Melanosome INteracting Kif1c)”と名付け、このツールを利用した細胞染色への応用を行った。興味深いことにM-INKはこれまで染色が難しかったケラチノサイト内に転移されたメラノソームも認識した。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] M-INK, a novel tool for visualizing melanosomes and melanocores. (2017)
  • Author(s): Ishida, M., Marubashi, S. and Fukuda, M.
  • Journal Title: J. Biochem. Volume: 161 Pages: 323-326
  • DOI: 10.1093/jb/mvw100
  • NAID: 40021219775
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Multiple types of guanine nucleotide exchange factors (GEFs) for Rab small GTPases. (2016)
  • Author(s): Ishida, M., Oguchi, M. E. and Fukuda, M.
  • Journal Title: Cell Struct. Funct. Volume: 41 Issue: 2 Pages: 61-79
  • DOI: 10.1247/csf.16008
  • NAID: 130005163247
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Rab1A regulates anterograde melanosome transport by recruiting kinesin-1 to melanosomes through interaction with SKIP (2015)
  • Author(s): Ishida, M., Ohbayashi, N. and Fukuda, M
  • Journal Title: Sci. Rep. Volume: 5 Issue: 1 Pages: 8238-8238
  • DOI: 10.1038/srep08238
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The GTPase-deficient Rab27A(Q78L) Mutant Inhibits Melanosome Transport in Melanocytes through Trapping of Slac2-a/melanophilin in their Cytosol: Development of a Novel Melanosome-targeting Tag (2014)
  • Author(s): Ishida, M., Arai, SP., Ohbayashi, N. and Fukuda, M
  • Journal Title: J. Biol. Chem. Volume: 289 Issue: 16 Pages: 11059-11067
  • DOI: 10.1074/jbc.m114.552281
  • Peer Reviewed
• [Presentation] メラノソームを染色する新規ツールの開発 (2016)
  • Author(s): 石田森衛、丸橋総史郎、○福田光則
  • Organizer: 第27回日本色素細胞学会学術大会
  • Place of Presentation: 岐阜
• [Presentation] The molecular mechanism of anterograde melanosome transport on microtubules in mammalian melanocytes (2015)
  • Author(s): Ishida, M., Ohbayashi, N. and Fukuda, M
  • Organizer: ASCB (American Society for Cell Biology) annual meeting
  • Place of Presentation: San Diego, California, USA
  • Year and Date: 2015-12-14
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] メラノサイトにおけるメラノソームの微小管順行性輸送メカニズム (2015)
  • Author(s): 石田森衛、福田光則
  • Organizer: 第26回日本色素細胞学会学術大会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2015-11-15
• [Presentation] 常時活性化型Rab27A変異体はエフェクター分子であるSlac2-aを細胞質にトラップすることによってメラノソーム輸送を阻害する (2014)
  • Author(s): 荒井沙希、石田森衛、大林典彦、福田光則
  • Organizer: 第87回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [Presentation] Mechanism of the Melanosome Transport Inhibition Induced by a Constitutive Active RAB27a Mutant in Melanocytes: Development of a Novel Melanosome-Targeting Tag and its Applications (2014)
  • Author(s): Ishida, M., Arai, SP., Ohbayashi, N. and Fukuda, M
  • Organizer: IPCC 2014: XXII International Pigment Cell Conference
  • Place of Presentation: Singapore (Singapore)
  • Year and Date: 2014-09-04 – 2014-09-07
• [Book] 色素細胞第2版 (2015)
  • Author(s): 石田森衛・大林典彦・福田光則
  • Total Pages: 328
  • Publisher: 慶應義塾大学出版会