制御性分泌における液胞型プロトン・ポンプの役割と分子機構

• Project/Area Number: 17048013
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Doshisha Women's College of Liberal Arts
• Principal Investigator: 和田 戈虹 (孫 戈虹) 同志社女子大学, 薬学部, 准教授 (00314427)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田畑 裕幸 同志社女子大学, 薬学部, 助手 (70378785) ; 川村 暢幸 同志社女子大学, 薬学部, 助手 (30411086)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥6,300,000 (Direct Cost: ¥6,300,000); Fiscal Year 2006: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2005: ¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
• Keywords: 制御性分泌 / 分泌リソソーム / 貯留小胞 / V-ATPase / イソフォーム / 酸性コンパートメント / インスリン / 分泌小胞

Research Abstract

細胞外刺激存在下に神経伝達物、ホルモン、酵素等の活性物質を貯留小胞や分泌性リソソームから開口放出する制御性分泌は、高等生物が持つ高次生命機能の発現に密接的に関与する。制御性分泌の機能異常が多くの疾患を引き起こすことが最近明らかになってきた。本研究は、貯留小胞や分泌リソソーム内部の酸性pHが制御性分泌における役割およびその分子機構に着目し、酸性pHの形成が制御性分泌における役割および分子機構を明らかにすることを目的とする。研究代表者が貯留小胞や分泌性リソソームに局在する液胞型プロトン・ポンプV-ATPaseが同じイソフォーム構成を持つことを明らかにした。貯留小胞や分泌性リソソームに特異的に局在するa3サブユニット・イソフォームに着目し、a3サブユニット欠損変異マウス(oc/oc)を用い、(1)インスリン分泌β細胞の貯留小胞の形態;(2)糖負荷におけるインスリン分泌;(3)欠損マウス由来の膵島を用いたin vitro分泌について詳細に解析を行い、a3サブユニット・イソフォームを持つV-ATPaseが貯留小胞の分泌に必須であることを証明した。
さらに、V-ATPaseサブユニット・イソフォームa3とpH感受性型緑色蛍光タンパク質(GFP)との融合タンパクのノックイン・マウスの作出に成功した。オルガネラ膜輸送および酸性pHをGFPのみならず、個体レベルで酸性コンパートメントを可視化し、プロトンの動態を追跡する系を構築した。

Research Products

• [Journal Article] Distinct Expression Patterns of Different Subunit Isoforms of the V-ATPase in the Rat Epididymis (2006)
  • Author(s): Pietrement C, Sun-Wada G-H, McKee M, Marshansky V, Brown D, Futai M, Breton S
  • Journal Title: Biol.Reprod 74 Pages: 185-194
• [Journal Article] V-ATPase interacts with ARNO and Arf6 in early endosomes and regulates the protein degradative pathway. (2006)
  • Author(s): Hurtado-Lorenzo, A., Skinner, M., Sun-Wada, G-H., Futai M, Bourgoin, S., Marshansky, V.
  • Journal Title: Nat.Cell Biol 8 Pages: 124-136
• [Journal Article] Vacuolar-type proton pump with the a3 isoform regulates insulin secretion from pancreatic β cells. (2006)
  • Author(s): Sun-Wada, G-H, Toyomura, T., Murata, Y., Yamamoto, A., Futai, M., Wada, Y.
  • Journal Title: J.Cell Sci. 119 Pages: 4531-4540
• [Journal Article] V-ATPase Interacts with ARNO and Arf6 in Early Endosomes and Regulates the Protein Degradative Pathway. (2006)
  • Author(s): Hurtado-Lorenzo, A., et al.
  • Journal Title: Nat.Cell Biol. 8 Pages: 124-136
• [Journal Article] Selective assembly of subunit isoforms in mouse kidney. (2006)
  • Author(s): Sun-Wada, G-H, et al.
  • Journal Title: J.Bioenerg.Biomemb. In press
• [Journal Article] Simple and straightforward construction of a mouse gene targeting vector using in vitro transposon reactions. (2005)
  • Author(s): Aoyama, M., et al.
  • Journal Title: Nucleic Acids Res. 33
• [Journal Article] Distinct Expression Patterns of Different Subunit Isoforms of the V-ATPase in the Rat Epididymis. (2005)
  • Author(s): Pietrement, C., et al.
  • Journal Title: Biol Reprod. 74 Pages: 185-194
• [Journal Article] Ubiquitous and Kidney-Specific Subunits of Vacuolar H+-ATPase Are Differentially Expressed during Nephrogenesis. (2005)
  • Author(s): Jouret, F., et al.
  • Journal Title: J.Am.Soc.Nephrol. 16 Pages: 3235-3246