| Project/Area Number |
21K06734
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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 48010:Anatomy-related
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
國井 政孝 大阪大学, 大学院医学系研究科, 助教 (80614768)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 細胞極性 / SNARE蛋白質 / SNAP23 / Syntaxin3 |
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| Outline of Research at the Start |
神経細胞や上皮細胞など方向性（極性）を持つ細胞は、細胞内で合成された蛋白質がそれぞれの膜へ輸送される「極性輸送」という機構によって、細胞の形態および生理機能が制御されている。極性輸送において輸送小胞と標的膜との融合にはSNAREと呼ばれる蛋白質群が関与するが、細胞の極性形成におけるそれらの機能には不明な点が多い。我々はSNARE分子のSNAP23及びSyntaxin3に注目し、その組織特異的ノックアウトマウスや小腸オルガノイドの培養系などを用いて、神経細胞や小腸上皮細胞の極性形成と細胞の生存、増殖におけるSNAREを介した膜融合の役割を解明することを目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、細胞内において膜蛋白質や分泌蛋白質を運ぶ輸送小胞と細胞膜との融合に働くSNARE蛋白質であるSNAP23とSyntaxin3の機能、特に上皮細胞の極性形成や細胞増殖における機能を解明することを目的とし、これらの遺伝子欠損マウス（KOマウス）や遺伝子ノックダウン細胞の表現型解析を行っている。
これまでに、神経組織特異的SNAP23 KOマウスの解析から、SNAP23が発生中の大脳皮質脳室帯に存在する神経前駆細胞において細胞間接着に関わる分子であるN-cadherinの頂端膜への局在化に機能していることを明らかにした。さらに、N-cadherinの細胞膜局在化においてSNAP23と共同で働くSNARE蛋白質としてVAMP8とSyntaxin1Bを同定し、神経前駆細胞の極性形成に重要な細胞間接着複合体の形成メカニズムの一端を解明した。
令和4年度以降は主にSyntaxin3の小腸上皮特異的KOマウスについて解析を行ってきた。Syntaxin3は上皮細胞の頂端面に局在するSNARE分子であり、頂端膜方向への極性輸送に重要と考えられている。小腸上皮特異的Syntaxin3 KOマウスでは、小腸上皮細胞において本来は頂端面に局在する蛋白質分子が細胞内へ異所的に局在する様子が観察された。このことから、Syntaxin3が頂端面への極性輸送に重要であり、極性輸送を介して上皮細胞の極性形成に関わっていることが示唆された。また、上皮細胞の細胞増殖の亢進が認められたことから、細胞極性の異常が増殖亢進へ関わっている可能性が示唆された。この分子メカニズムを解明するため、RNAseqやプロテオミクス解析を行い、細胞増殖に関わるいくつかの因子を同定した。令和5年度の解析により、ある細胞増殖因子の分泌量が増加するメカニズムを解明しつつあり、現在この因子の分泌メカニズムの詳細な解析を行っている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究では上皮細胞の極性形成や細胞増殖におけるSNARE蛋白質の機能を解明するため、組織特異的KOマウスや培養細胞、小腸オルガノイドを用いて解析している。
令和5年度は主に小腸特異的Syntaxin3 KOマウスについての解析を行った。KOマウスでは上皮細胞の増殖亢進が観察されたことから、上皮細胞の極性形成・維持機構の破綻が細胞増殖の異常へとつながっている可能性が考えられた。増殖亢進の原因を特定するため、RNAseqやproteomicsによる解析を行い、増殖亢進の原因と考えられる増殖因子の候補を同定した。KOマウスの腸や腸管上皮由来の細胞株を用いた解析により、Syntaxin3の欠損によっていくつかの細胞増殖因子の分泌量に差が認められた。小腸オルガノイドの培養系を用いて増殖因子の分泌を解析することにより、これらの増殖因子が増加するメカニズムを解明しつつある。そのため、次年度には更に詳しい解析を行い、極性輸送機構の破綻による細胞増殖亢進の分子メカニズムを解明する。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き小腸特異的Syntaxin3 KOマウスや、腸管上皮由来の細胞株および小腸オルガノイド培養系を使用した細胞増殖亢進の分子メカニズムの解明を進める。次年度が研究計画の最終年度となるため、結果を論文としてまとめ、成果を報告する予定である。すでにSyntaxin3によって分泌が制御されていると考えられるいくつかの細胞増殖因子の候補を同定しており、KOマウスの小腸上皮細胞や腸管上皮由来の細胞株において分泌量の変化が認められたことから、これらの増殖因子の細胞内での輸送のイメージングや小腸オルガノイドや上皮細胞株の3次元培養を用いた解析によって増殖因子の細胞内輸送および分泌制御の分子メカニズムを解明する。
さらに、KOマウスの小腸上皮細胞では頂端面に局在する膜蛋白質の細胞内編築盛が認められたことから、ヒトの微絨毛萎縮症と関連がある可能性があるため、頂端面の微絨毛の形態や微絨毛封入体を免疫染色や電子顕微鏡を用いて解析していく。
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