上皮バリアの構築と機能を制御するタイトジャンクション・アピカル複合体の解析

• Project/Area Number: 18H03999
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 44:Biology at cellular to organismal levels, and related fields
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 月田 早智子 大阪大学, 生命機能研究科, 特任教授 (00188517)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 勝野 達也 京都大学, 医学研究科, 研究員 (90527665)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥43,940,000 (Direct Cost: ¥33,800,000、Indirect Cost: ¥10,140,000); Fiscal Year 2019: ¥14,170,000 (Direct Cost: ¥10,900,000、Indirect Cost: ¥3,270,000); Fiscal Year 2018: ¥15,600,000 (Direct Cost: ¥12,000,000、Indirect Cost: ¥3,600,000)
• Keywords: タイトジャンクション / アピカル骨格 / TJ-アピカル複合体 / クローディン / TJMAPs / アピカル面バリア / 細胞間バリア / 上皮バリア / アピカル複合体 / 細胞骨格 / 細胞接着 / 上皮細胞

Outline of Annual Research Achievements

生体は、腸・肺・脳という大きな区画から、毛細血管というような小区画まで、大小様々な区画に分かれる。各区画が上皮細胞シートで覆われ、恒常性が保たれることは、生体機能発現には必要不可欠である。上皮細胞は、タイトジャンクション (TJ) を介して側面で密着し、上皮細胞シートを形成する。上皮細胞シートには、TJの細胞間バリアと上皮細胞アピカル膜のアピカル面バリアが存在する。両者は連携し、上皮バリアとして、生体の各区画を形作り、自由な物質移動を制限し、必要物質を選択的に透過させるが、連携機序は不明である。私共は最近、先進的イメージング技術によりアピカル膜に沿った細胞骨格を発見した。本アピカル骨格とTJの構造的・機能的なリンクやそれを司る因子を複数見出した。それらの解析から、アピカル骨格とTJは「TJ-アピカル複合体」というシステムとして機能し、細胞間・アピカル面バリアを統合すると考えられた。さらに、TJ-アピカル複合体は、細胞内外の状況を反映して、細胞シグナル経路のインターフェースとなり、上皮バリア動態を制御するという予備知見も得ている。従来、細胞間・アピカル面バリアは別個に解析されてきたが、本研究では、TJ-アピカルを軸とした上皮バリアの統合的解析・理解を目指し、上皮バリアによる生体機能の新規構築原理を開拓する。
上皮バリア研究の切り口として、私共が提唱しているTJ-アピカル複合体は新しく、類似研究はない。本年度の本研究では、特にTJMAP-2による上皮細胞アピカル面のconstrictionの機能解析を進め、既知の機序とは異なるアピカル面のconstriction機序を見出し、論文化への解析を進めた。成果については、特別推進研究へ引き継ぎ、並行して解析中の他のTJMAPsとともに、TJ-アピカル複合体の構造と機能の理解に繋げる。確立してきた高解像イメージングもさらに発展させる。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Harvard university(米国)
• [Journal Article] Odf2 haploinsufficiency causes a new type of decapitated and decaudated spermatozoa, Odf2-DDS, in mice (2019)
  • Author(s): Ito C, Akutsu H, Yao R, Yoshida K, Yamatoya K, Mutoh T, Makino T, Aoyama K, Ishikawa H, Kunimoto K, Tsukita S, Noda T, Kikkawa M, Toshimori K.
  • Journal Title: Sci Rep. Volume: 9 Issue: 1 Pages: 14249-14249
  • DOI: 10.1038/s41598-019-50516-2
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Vinculin is critical for the robustness of the epithelial cell sheet paracellular barrier for ions (2019)
  • Author(s): Konishi S, Yano T, Tanaka H, Mizuno T, Kanoh H, Tsukita K, Namba T, Tamura A, Yonemura S, Gotoh S, Matsumoto H, Hirai T, Tsukita S.
  • Journal Title: Life Sci Alliance Volume: 2 Issue: 4 Pages: e201900414-e201900414
  • DOI: 10.26508/lsa.201900414
  • NAID: 120007144472
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Reciprocal association between the apical junctional complex and AMPK: A promising therapeutic target for epithelial/endothelial barrier function? (2019)
  • Author(s): Tsukita, K., Yano, T., Tamura, A., and Tsukita, S.
  • Journal Title: Int J Mol Sci. Volume: 20 Issue: 23 Pages: 6012-6012
  • DOI: 10.3390/ijms20236012
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Deficiency of Stomach-Type Claudin-18 in Mice Induces Gastric Tumor Formation Independent of H pylori Infection (2019)
  • Author(s): Suzuki K, Sentani K, Tanaka H, Yano T, Suzuki K, Oshima M, Yasui W, Tamura A, Tsukita S.
  • Journal Title: Cell Mol Gastroenterol Hepatol. Volume: 8 Issue: 1 Pages: 119
  • DOI: 10.1016/j.jcmgh.2019.03.003
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Cep128 associates with Odf2 to form the subdistal appendage of the centriole (2019)
  • Author(s): Kashihara Hiroka、Chiba Shuhei、Kanno Shin-ichiro、Suzuki Koya、Yano Tomoki、Tsukita Sachiko
  • Journal Title: Genes to Cells Volume: 24 Issue: 3 Pages: 231
  • DOI: 10.1111/gtc.12668
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Morphologic determinant of tight junctions revealed by claudin-3 structures (2019)
  • Author(s): Nakamura Shun、Irie Katsumasa、Tanaka Hiroo、Nishikawa Kouki、Suzuki Hiroshi、Saitoh Yasunori、Tamura Atsushi、Tsukita Sachiko、Fujiyoshi Yoshinori
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 10 Issue: 1 Pages: 816-816
  • DOI: 10.1038/s41467-019-08760-7
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Interleukin 22 Expands Transit-Amplifying Cells While Depleting Lgr5 ⁺ Stem Cells via Inhibition of Wnt and Notch Signaling (2019)
  • Author(s): Zha JM, Li HS, Lin Q, Kuo WT, Jiang ZH, Tsai PY, Ding N, Wu J, Xu SF, Wang YT, Pan J, Zhou XM, Chen K, Tao M, Odenwald MA, Tamura A, Tsukita S, Turner JR, He WQ. Interleukin 22 Expands Transit-Amplifying Cells While Depleting Lgr5(+) Stem Cells via Inhibition of Wnt and Notch Signaling.
  • Journal Title: Cell Mol Gastroenterol Hepatol. Volume: 7 Issue: 2 Pages: 255
  • DOI: 10.1016/j.jcmgh.2018.09.006
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The Claudins: From Tight Junctions to Biological Systems (2019)
  • Author(s): Tsukita Sachiko、Tanaka Hiroo、Tamura Atsushi
  • Journal Title: Trends in Biochemical Sciences Volume: 44 Issue: 2 Pages: 141-152
  • DOI: 10.1016/j.tibs.2018.09.008
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Claudin-3 regulates bile canalicular paracellular barrier and cholesterol gallstone core formation in mice (2019)
  • Author(s): Tanaka H, Imasato M, Yamazaki Y, Matsumoto K, Kunimoto K, Delpierre J, Meyer K, Zerial M, Kitamura N, Watanabe M, Tamura A, Tsukita S.
  • Journal Title: J Hepatol. Volume: 69 Issue: 6 Pages: 1308
  • DOI: 10.1016/j.jhep.2018.08.025
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] AMPK-dependent phosphorylation of cingulin reversibly regulates its binding to actin filaments and microtubules (2018)
  • Author(s): Tomoki Yano, Takayuki Torisawa, Kazuhiro Oiwa & Sachiko Tsukita
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 8 Issue: 1 Pages: 15550-15550
  • DOI: 10.1038/s41598-018-33418-7
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] タイトジャンクション-クローディンによる細胞間バリア制御と、その異常と病態ークローディン欠損マウス解析の視点からー (2019)
  • Author(s): 田村淳、田中啓雄、矢野智樹、鈴木浩也、月田早智子
  • Organizer: 第19回日本蛋白質科学会年会・第71回日本細胞生物学会大会 合同年次大会
• [Presentation] 体を作って守る上皮細胞のタイトジャンクション (2019)
  • Author(s): 月田早智子
  • Organizer: 日本学術会議 第11回形態科学シンポジウム
  • Invited
• [Presentation] タイトジャンクション - クローディンによる細胞間バリア制御と、その異 常と病態ークローディン欠損マウス解析の視点からー (2019)
  • Author(s): 田村 淳、田中 啓雄、 矢野 智樹、鈴木 浩也、 月田 早智子
  • Organizer: 第71回日本細胞生物学会大会/ 第19回日本蛋白質科学会年会 合同大会
• [Presentation] タイトジャンクション による上皮バリア構築とその異常による病態 (2019)
  • Author(s): 月田早智子
  • Organizer: 第37回サイトプロテクション研究会
  • Invited
• [Presentation] 長時間高分解能ライブセルイメージングによる気管多繊毛上皮細胞の繊毛配列メカニズムの解析 (2019)
  • Author(s): 月田早智子
  • Organizer: 第11回呼吸機能イメージング研究会学術集会
  • Invited
• [Presentation] 上皮細胞のタイトジャンクション-アピカル複合体の超高圧電子顕微鏡解析- (2019)
  • Author(s): 月田早智子
  • Organizer: 大阪大学ナノテクノロジー設備供用拠点 微細構造解析プラットフォーム 2018年度 第２回地域セミナー
• [Presentation] Role of planar cell polarity-dependent distribution of apical microtubules in the coordinated ciliary beating of tracheal multiciliated cells. (2018)
  • Author(s): Shogo Nakayama, Elisa Herawati, Maki Takagishi, Takayuki Torisawa, Toshinori Namba, Tomoki Yano, Atsushi Tamura, Shuji Ishihara, Kazuhiro Oiwa, Masahide Takahashi, Sachiko Tsukita
  • Organizer: ASCB 2018 Annual Meeting
• [Presentation] TJ-MAP4 up-regulates the level of ppMLC at the circumferential ring for epithelial apical constriction (2018)
  • Author(s): Hatsuho Kanoh, Tomoki Yano, Atsushi Tamura, Yuhei Goto, Shogo Nakayama, Akira Komatsubara, Kazuhiro Aoki and Sachiko Tsukita
  • Organizer: 第91回日本生化学会大会
• [Presentation] Continuous Gastric Acid Leakage due to Dysfunctional Paracellular-Barrier Function Causes Gastric Tumor via CXCL5 and Wnt Signaling with Aging (2018)
  • Author(s): Koya Suzuki, Kazuhiro Sentani, Hiroo Tanaka, Tomoki Yano, Kazuo Suzuki, Atsushi Tamura, Sachiko Tsukita,
  • Organizer: 第91回日本生化学会大会
• [Presentation] Establishment of a PCP-dependent apical microtubule network in tracheal MCCs (2018)
  • Author(s): Shogo Nakayama, Elisa Herawati, Maki Takagishi, Tomoki Nishida, Kanako Inoue, Takayuki Torisawa, Toshinori Namba, Shuji Ishihara, Hiroo Tanaka, Tomoki Yano, Atsushi Tamura, Kazuhiro Oiwa, Masahide Takahashi, SachikoTsukita
  • Organizer: Joint Annual Meeting Of JSDB 51st and JSCB 70th(第70回日本細胞生物学会・第53回日本発生生物学会合同大会)
• [Presentation] Tight junctional cingulin organizes the apical intermediate filaments (2018)
  • Author(s): Yuki Nakao, Hiroo Tanaka, Tomohiro Tamura, Shogo Nakayama, Akira Yamamoto, Hatsuho Kanoh, Atsushi Tamura, Tomoki Yano, Sachiko Tsukita
  • Organizer: Joint Annual Meeting Of JSDB 51st and JSCB 70th(第70回日本細胞生物学会・第53回日本発生生物学会合同大会)
• [Remarks] 大阪大学大学院生命機能研究科
  • URL: http://www.fbs.osaka-u.ac.jp/labs/tsukita/
• [Remarks] 大阪大学大学院生命機能研究科 月田研究室
  • URL: http://www.fbs.osaka-u.ac.jp/jpn/general/lab/13/