細胞間コミュニケーション媒体としての細胞外小胞エキソソームの形成と分泌の分子基盤

• Project/Area Number: 17658152
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Applied molecular and cellular biology
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 牧 正敏 名古屋大学, 大学院生命農学研究科, 教授 (40183610)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 人見 清隆 名古屋大学, 大学院生命農学研究科, 助教授 (00202276) ; 柴田 秀樹 名古屋大学, 大学院生命農学研究科, 助手 (30314470)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2006: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000); Fiscal Year 2005: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
• Keywords: カルシウム / 多胞性エンドソーム / エキソソーム / レトロウイルス / ESCRT / Alix / TSG101 / 小胞輸送 / EGFレセプター / 細胞外分泌 / タンパク質相互作用 / 出芽 / Gag

Research Abstract

血液、リンパ球、体液には、直径50-100nmの膜で包まれた小胞が存在し、一般にエキソソーム(exosome)と称され、細胞膜から分泌されている。抗原提示細胞から分泌されるエキソソームは、MHC class I,IIを膜表面にもち、T細胞を活性化することが知られている。ヒト免疫不全ウイルスHIVなど膜被覆ウイルスもいわばエキソソームの特殊形態と考えられる。レトロウイルスの細胞外放出(出芽)に関わる因子が明らかにされつつあり、ESCRT(endosomal sorting complex required for transport)因子群の役割が注目を浴びている。ESCRTは、エンドサイトーシスにより細胞内に取り込まれた膜表面上の受容体がさらにエンドソーム膜の内部に陥入(出芽)する過程に作用すると考えられている。生理的条件下において、エキソソームがどのように形成、分泌されるのか、その機構はまだよく分かっていないが、内部に多くの小胞をもつ多胞性エンドソームが形質膜と融合し、内部の小胞が放出されると想像される。本研究は、レトロウイルスの出芽をエキソソーム分泌制御モデルとして焦点をあてて実験を行い、新しいESCRT-III関連因子CHMP7の機能を解析した。CHMP7は他のESCRT-III因子(分子量約2万)と異なり、サイズが2倍あり、N末端側にユニークな領域をもつ。CHMP7は同じくESCRT-IIIに属すCHMP4と相互作用すること、集合したESCRT-IIIを解離させる働きをもつAAA,型ATPase Vps4B変異体SKD1^<E235Q>を発現すると異常なエンドソームを形成するがCHMP7も集積すること、CHMP7-GFPを過剰発現させるとマウスレトロウイルスGagによって形成されるウイルス様粒子の培地中への放出が減少することを明らかにした。ESCRT-IのTSG101ならびにCHMP4と相互作用するAlixは、カルシウム結合蛋白質ALG-2とカルシウム依存的に結合するが、ウイルス様粒子の放出におよぼすカルシウムイオンの影響を調べたが、実験系が不安定であり、有意な効果を検出することはできなかった。

Research Products

• [Journal Article] ALG-2 directly binds Sec31A and localizes at endoplasmic reticulum exit sites in a Ca^<2+>-dependent manner. (2007)
  • Author(s): Shibata H, Suzuki H, Yoshida H, Maki M
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun. 353 Pages: 756-763
• [Journal Article] CHMP7, a novel ESCRT-III-related protein, associates with CHMP4b and functions in the endosomal sorting pathway. (2006)
  • Author(s): Horii M, Shibata H, Kobayashi R, Katoh K, Yorikawa C, Yasuda J, Maki M
  • Journal Title: Biochem J. 400 Pages: 23-32
• [Journal Article] HD-PTP and Alix share some membrane-traffic related proteins that interact with their Brol domains or proline-rich regions. (2006)
  • Author(s): Ichioka F, Takaya E, Suzuki H, Kajigaya S, Buchman VL, Shibata H, Maki M
  • Journal Title: Arch Biochem Biophys. 457 Pages: 142-149
• [Journal Article] The penta-EF-hand protein ALG-2 directly interacts with the ESCRT-I component TSG101 and Ca 2+-dependently colocalizes to aberrant endosomes with dominant-negative AAA ATPase SKD1/Vps4B. (2005)
  • Author(s): Katoh K, Suzuki H, Terasawa Y, Mizuno T, Yasuda J, Shibata H, Maki M.
  • Journal Title: Biochemical Journal 391 Pages: 677-685
• [Journal Article] Identification of Rab GTPase-activating-protein-like protein (RabGAPLP) as a novel Alix/AIP1-interacting protein (2005)
  • Author(s): Ichioka, F., Horii, M., Katoh, K., Terasawa, Y., Shibata, H., Maki, M.
  • Journal Title: Biosci.Biotech.Biochem. 69 Pages: 861-865
  • NAID: 130000030377