| Project/Area Number |
18K06229
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 44010:Cell biology-related
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| Research Institution | Tokyo University of Technology |
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Principal Investigator |
十島 純子 東京工科大学, 医療保健学部, 教授 (00431552)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
十島 二朗 東京理科大学, 基礎工学部生物工学科, 教授 (00333831)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2018)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | GPCR / エンドサイトーシス / 細胞内輸送 / 細胞骨格 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Gタンパク質共役型受容体（GPCR）は様々な生理活性物質をリガンドとする細胞膜上受容体であり、創薬の主要な標的として重要な分子である。GPCRは特異的なリガンド分子の結合より活性化されるが、その不活性化はエンドサイトーシスによる細胞膜からの排除により制御されている。これまでの研究で、研究代表者らは、活性化したGPCRを特異的に標識する新しい蛍光GPCRマーカーの開発に成功し、そのマーカーを用いたエンドサイトーシス関連遺伝子の網羅的なスクリーニングを行なった。その結果、エンドサイトーシスに異常のある多数の出芽酵母変異体の単離に成功した。本研究は、スクリーニングにより得られた変異体の詳細な解析を通して、GPCRのエンドサイトーシス機構の全容を明らかにすることを目的とする。現在までに開発された医薬品の約50%はGPCRに作用する薬剤であり、本研究はそれらの疾患の原因の解明や、治療法の開発のための基盤となることが期待される。
本研究では、（1） GPCRのクラスリン小胞への取り込みにおける細胞膜脂質成分の役割、（２）細胞内へと取込まれたGPCRの初期エンドソームへの輸送機構、(3)GPCR輸送におけるゴルジ体－エンドソーム－リソソーム間の輸送制御機構の解明、の3つのプロジェクトが進行中である。
本年度は主に研究課題(1)について、PtdIns(4)とPtdIns(4,5)P2のGPCRの取り込みにおける役割と、細胞内輸送における役割の詳細な解析を行った。エンドサイトーシス過程においてPtdIns(4)PとPtdIns(4,5)P2はそれぞれ異なる役割を持ち、エンドサイトーシスを段階的に制御していることを明らかにした。また、PtdIns(4)Pによるポストゴルジ体輸送経路を介したエンドサイトーシス制御の可能性を示唆する実験結果を得た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究課題 （1） GPCRのクラスリン小胞への取り込みにおける細胞膜脂質成分の役割、について予定していた研究を実施し、一定の成果を得た。
これまでの研究で、細胞膜の脂質組成がクラスリン小胞の形成もしくはGPCRの小胞への取り込みに重要であることが示唆されている。そこで、細胞膜で働くホスファチジルイノシトール(PtdIns)4キナーゼであるStt4、およびPtdIns(4)リン酸5キナーゼであるMss4について、温度感受性変異体を作成し、この変異体株（stt4-1変異体, mss4-1変異体）におけるPtdIns(4)PおよびPtdIns(4,5)P2の変化を調べた。その結果、stt4-1変異体では細胞膜におけるPtdIns(4)Pの著しい減少が、mss4-1変異体ではPtdIns(4,5)P2の著しい減少が認められた。これらの結果から、エンドサイトーシス過程においてPtdIns(4)PとPtdIns(4,5)P2はそれぞれ異なる役割を持ち、エンドサイトーシスを段階的に制御していることを明らかにした。一方、PtdIns(4)Pは、ゴルジ体に局在するPtdIns4キナーゼであるPik1によっても産生される。そこでPik1についても、温度感受性変異体を作成し、クラスリン小胞の形成やその取り込みに与える影響を解析した。その結果、クラスリン小胞の形成には異常が見られない一方，エンドソーム―液胞間の輸送に著しい遅延が見られた。また、エンドソーム間融合および成熟を調節するRab5 の酵母ホモログであるVps21pの局在を調べたところ、pik1変異体では部分的な活性の低下が認められた。この結果は、PtdIns(4)Pによるポストゴルジ体輸送経路を介したエンドサイトーシス制御の可能性を示唆している。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究課題(1)についてはPik1によるゴルジ体のPtdIns(4)Pの産生がエンドサイトーシスに及ぼす影響を詳細に解析する。具体的には、エンドソーム間融合および成熟を調節するRab5 の酵母ホモログであるVps21pの局在やその活性化因子であるvps9の局在を解析する。また、ゴルジ体からの小胞輸送に働くクラスリンアダプタータンパク質の局在やその欠損体を作製し、エンドサイトーシスへの影響を調べる。研究課題(2)についてはRhoファミリータンパク質の温度感受性変異体を作製し、更にこれらの多重変異体を作製することで、ファミリー間の機能重複性を明らかにしていく。研究課題 (3)については、正常細胞と変異体細胞でpHRodo-α-factorの取り込みの比較を行う。
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Report
(1 results)
Research Products
(40 results)
