Mechanism of Exosome Production by Heterotrimeric G Protein Signaling

• Project/Area Number: 19K07043
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 47030:Pharmaceutical hygiene and biochemistry-related
• Research Institution: Gifu University
• Principal Investigator: Ueda Hiroshi 岐阜大学, 工学部, 教授 (50253779)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 赤尾 幸博 岐阜大学, 大学院連合創薬医療情報研究科, 特任教授 (00222505)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: GPCR / エクソソーム / PKA / CD81 / 細胞外小胞 / small GTPase / Gタンパク質

Outline of Research at the Start

がん悪性化に関与すると考えられているエクソソームの産生機構を解明することは、現在の細胞生物学分野において重要なトピックである。申請者らは、エクソソーム産生には、エンドサイトーシスにより形成される多胞性エンドソーム(MVE)の関与が重要であり、三量体G蛋白質共役型受容体(GPCR)を含む各種レセプターからのシグナルが深く関与していることに着目した。そこで、エクソソーム産生に影響を与えることが予想されるGPCRシグナルを手掛かりにして得たいくつかの候補分子の中から、エクソソーム産生制御の中心的役割を担う分子を同定することを目指す。同定された分子が新規創薬ターゲットになると期待される。

Outline of Final Research Achievements

In recent years, it has been reported that extracellular signaling by exosomes containing RNA and proteins is employed in various cells to induce various cellular responses. It is also known that exosomes are highly relevant to pathological conditions such as cancer, and elucidation of the exosome production mechanism may lead to the treatment of these pathological conditions. In this study, we investigated the mechanism of exosome production by GPCR stimulation and attempted to identify molecules involved in promoting and inhibiting exosome production. We found that there is a regulatory mechanism of exosome production by Gs signaling that is independent of cAMP-dependent protein kinases.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、エクソソーム産生機構の一つとして、三量体Gタンパク質共役型受容体(GPCR)刺激の中でも、Gsシグナルに関わる経路について検討した研究であり、過去、そのような研究報告はほとんどない。さらに、エクソソームの放出機構について、促進と抑制に関わる分子の同定を試みている点でも、これらの結果を利用し、今後、がんに関わる治療薬開発や、エクソソームを利用した薬物送達にも応用できると考えられる。

Research Products

• [Journal Article] Impaired Function of PLEKHG2, a Rho-Guanine Nucleotide-Exchange Factor, Disrupts Corticogenesis in Neurodevelopmental Phenotypes. (2022)
  • Author(s): Nishikawa M, Ito H, Tabata H, Ueda H, Nagata KI.
  • Journal Title: Cells Volume: 16 Issue: 4 Pages: 696-696
  • DOI: 10.3390/cells11040696
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The Rho guanine nucleotide exchange factor PLEKHG1 is activated by interaction with and phosphorylation by Src family kinase member FYN. (2022)
  • Author(s): Nakano S, Nishikawa M, Kobayashi T, Harlin EW, Ito T, Sato K, Sugiyama T, Yamakawa H, Nagase T, Ueda H.
  • Journal Title: J Biol Chem Volume: 298 Issue: 2 Pages: 101579-101579
  • DOI: 10.1016/j.jbc.2022.101579
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Petasin potently inhibits mitochondrial complex I-based metabolism that supports tumor growth and metastasis. (2021)
  • Author(s): Heishima K, Sugito N, Soga T, Nishikawa M, Ito Y, Honda R, Kuranaga Y, Sakai H, Ito R, Nakagawa T, Ueda H, Akao Y
  • Journal Title: J Clin Invest Volume: 131 Issue: 17
  • DOI: 10.1172/jci139933
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Specific inhibition of oncogenic RAS using cell-permeable RAS-binding domains (2021)
  • Author(s): Nomura, T.K., Heishima, K., Sugito, N., Sugawara, R., Ueda, H., Akao, Y. and Honda, R.
  • Journal Title: Cell Chemical Biology Volume: - Issue: 11 Pages: 1581-1589.e6
  • DOI: 10.1016/j.chembiol.2021.04.013
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] DBS is activated by EPHB2/SRC signaling-mediated tyrosine phosphorylation in HEK293 cells (2019)
  • Author(s): Nakano Shun、Nishikawa Masashi、Asaoka Rina、Ishikawa Natsuko、Ohwaki Chisato、Sato Katsuya、Nagaoka Hitoshi、Yamakawa Hisashi、Nagase Takahiro、Ueda Hiroshi
  • Journal Title: Molecular and Cellular Biochemistry Volume: 459 Issue: 1-2 Pages: 83-93
  • DOI: 10.1007/s11010-019-03552-5
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural and functional characterization of fast-cycling RhoF GTPase. (2019)
  • Author(s): Sugawara R, Ueda H, Honda R.
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun. Volume: 513(2) Issue: 2 Pages: 522-527
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2019.04.018
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The interaction between PLEKHG2 and ABL1 suppresses cell growth via the NF-κB signaling pathway in HEK293 cells (2019)
  • Author(s): Nishikawa Masashi、Nakano Shun、Nakao Hiromu、Sato Katsuya、Sugiyama Tsuyoshi、Akao Yukihiro、Nagaoka Hitoshi、Yamakawa Hisashi、Nagase Takahiro、Ueda Hiroshi
  • Journal Title: Cellular Signalling Volume: 61 Pages: 93-107
  • DOI: 10.1016/j.cellsig.2019.04.016
  • Peer Reviewed
• [Presentation] アダプタータンパク質NCK2によるSH3ドメインを介したRho活性化因子PLEKHG1の活性制御 (2021)
  • Author(s): 井藤 拓哉、後藤 未沙紀、中野 駿、西川 将司、山川 央、長瀬 隆弘、上田 浩
  • Organizer: 日本薬学会 第141年会
• [Presentation] 非受容体型チロシンキナーゼ FYNによる Rho活性化因子 PLEKHG1の活性制御 (2020)
  • Author(s): 中野 駿、 西川 将司、小林 知世、杉山 剛志、山川 央、長瀬 隆弘、上田 浩
  • Organizer: 日本生化学会 第93回日本生化学会大会
• [Presentation] 嗅覚受容体における新規短鎖脂肪酸受容体の同定 (2019)
  • Author(s): 八橋茉利奈、吉田泰徳、今枝孝夫、西川将司、中野駿、喜多村徳昭、池田将、榊原清美、本山ユミ、長瀬隆弘、上田浩
  • Organizer: 第42回日本分子生物学会年会
• [Presentation] 三量体G蛋白質GiシグナルによるRho活性化因子PLEKHG1の活性制御 (2019)
  • Author(s): 西川将司、中野駿、山川央、長瀬隆弘、上田浩
  • Organizer: 第42回日本分子生物学会年会
• [Presentation] SH3ドメインを介したアダプター蛋白質NCK2によるRho活性化因子PLEKHG1の機能制御 (2019)
  • Author(s): 後藤美沙紀、西川将司、中野駿、山川央、長瀬隆弘、上田浩
  • Organizer: 第42回日本分子生物学会年会