多核巨細胞の形成を担う細胞融合メカニズムの解明

• Project/Area Number: 15K07047
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Cell biology
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 竹ヶ原 宜子 大阪大学, 免疫学フロンティア研究センター, 特任准教授 (10444522)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2016: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2015: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: 破骨細胞 / 細胞融合 / 膜タンパク分子

Outline of Annual Research Achievements

細胞融合は生体内において様々な現象に関与しているが、細胞融合を担う融合タンパクおよび細胞融合の分子制御メカニズムの全貌はいまだ明らかではない。本研究では破骨細胞をマクロファージ系細胞の細胞融合モデルとし、細胞融合を担う分子の同定、ひいては細胞融合を制御する分子メカニズムの解明を目的とする。
本年度、細胞周期がG1期でDNA量が2倍の細胞（G1x4N細胞）を細胞融合能力を獲得した細胞融合コンピテント細胞として同定した。さらにこのコンピテント細胞を用いてクローニングした細胞膜分子Iの遺伝子欠損マウスを作成し、破骨細胞分化過程における細胞膜分子Iの機能解析を行った。その結果、細胞膜分子I欠損細胞は野生型細胞に比べて多核破骨細胞の形成が顕著に障害されていた一方、細胞膜分子Iを強制発現させると、遺伝子欠損細胞の多核化が回復することが明らかとなった。また、EGFP標識した細胞膜分子Iを発現させた293細胞と親株293細胞を共培養すると、EGFP発現細胞同士の接着面にEGFPのシグナルの凝集が認められた一方、親株細胞との接着面には認められず、細胞膜分子Iは同種親和性であることが明らかとなった。さらに、野生型および細胞膜分子I遺伝子欠損破骨細胞を用いてトランスクリプトーム解析をした結果、遺伝子欠損細胞ではインテグリンのシグナル制御が障害されていることを示唆する知見が得られた。これらの結果から、細胞膜分子Iはインテグリンの活性化を制御することにより、破骨細胞の多核化を担っていることが示唆された。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University of Pennsylvania(米国)
• [Journal Article] Involvement of Receptor Activator of Nuclear Factor-κB Ligand (RANKL)-induced Incomplete Cytokinesis in the Polyploidization of Osteoclasts. (2016)
  • Author(s): Takegahara N, Kim H, Mizuno H, Sakaue-Sawano A, Miyawaki A, Tomura M, Kanagawa O, Ishii M, Choi Y.
  • Journal Title: The Journal of Biological Chemistry Volume: 291 Issue: 7 Pages: 3439-3454
  • DOI: 10.1074/jbc.m115.677427
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 破骨細胞の融合メカニズム (2016)
  • Author(s): 竹ヶ原宜子
  • Organizer: 日本骨代謝学会
  • Place of Presentation: 大阪国際会議場（大阪府大阪市北区中之島5丁目3‐51）
  • Year and Date: 2016-07-02
  • Invited
• [Presentation] 細胞質分裂の失敗 破骨細胞の多核化を担う新たなメカニズム (2016)
  • Author(s): 竹ヶ原宜子
  • Organizer: 日本リウマチ学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市西区みなとみらい1丁目1‐1）
  • Year and Date: 2016-04-21
  • Invited
• [Presentation] RANKLによって誘導される細胞質分裂の失敗は破骨細胞の倍数性増大に寄与する (2015)
  • Author(s): 竹ヶ原宜子、Hyunsoo Kim、Yongwon Choi
  • Organizer: 日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市中央区中町港島6丁目）
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] RANKL-induced incomplete cytokinesis constitutes osteoclast polyploidization in addition to cell fusion (2015)
  • Author(s): Noriko Takegahara
  • Organizer: Australian New Zealand Bone and Mineral Society Annual Scientific Meeting 2015
  • Place of Presentation: Hotel Grand Chancellor Hobart, Tasmania, (Australia)
  • Year and Date: 2015-11-01
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] RANKLによって誘導される細胞質分裂の失敗は破骨細胞の倍数性増大に寄与する (2015)
  • Author(s): 竹ヶ原宜子
  • Organizer: 日本骨代謝学会
  • Place of Presentation: 京王プラザホテル（東京都新宿区西新宿2丁目2‐1）
  • Year and Date: 2015-07-23