Studies on regulation of structure and function of primary cilia by tubulin polyglutamylation

• Project/Area Number: 23570209
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Molecular biology
• Research Institution: Hamamatsu University School of Medicine
• Principal Investigator: IKEGAMI KOJI 浜松医科大学, 医学部, 准教授 (20399687)
• Research Collaborator: KONNO Alu 日本学術振興会, 特別研究員PD ; HANG Vu Thi 浜松医科大学, 技術補佐員 ; OGAWA Miya 浜松医科大学, 技術補佐員
• Project Period (FY): 2011 – 2013
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000); Fiscal Year 2013: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2012: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2011: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: 翻訳後修飾 / 繊毛病 / 微小管 / チューブリン / 繊毛 / 軸糸 / 蛋白質 / 細胞・組織 / 酵素 / 網膜 / 気管 / 生体分子 / 神経科学

Research Abstract

In this study, we aimed to identify enzymes that regulated tubulin polyglutamylation in primary cilia. We have finally identified three enzymes, TTLL1, TTLL6, and CCP1, as polyglutamylation-regulating enzymes in primary cilia. We found, by blocking the localization of TTLL6 into primary cilia or by the direct inhibition of TTLL6 function, that tubulin polyglutamylation was essential for maintaining the structural integrity of the ciliary axonemes. The results suggest an association of the dysregulation of tubulin polyglutamylation with a ciliary disease, Joubert syndrome. We also demonstrated that appropriate polyglutamylation level was essential for the maintenance of retinal photoreceptor cells. In addition, we found that intracellular distribution of a protein in photoreceptor cells were affected by the dysregulated hyper-polyglutamylation in CCP1-deficient mouse retina.

Research Products

• [Journal Article] Cytosolic carboxypeptidase 5 removes α- and γ-linked glutamates from tubulin (2013)
  • Author(s): Berezniuk I, Lyons PJ, Sironi JJ, Xiao H, Setou M, Angeletti RH, Ikegami K, Fricker LD
  • Journal Title: J Biol Chem Volume: 288 Issue: 42 Pages: 30445-30453
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.497917
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ciliary and flagellar structure and function-their regulations by posttranslational modifications of axonemal tubulin (2012)
  • Author(s): Konno A, Setou M, Ikegami K
  • Journal Title: International Review of Cell and Molecular Biology Volume: 294 Pages: 133-170
  • DOI: 10.1016/b978-0-12-394305-7.00003-3
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] CEP41 is mutated in Joubert syndrome and is required for tubulin glutamylation at the cilium (2012)
  • Author(s): Lee JE, Silhavy JL, Zaki MS, Schroth J, Bielas SL, Marsh SE, Olvera J, Brancati F, Iannicelli M, Ikegami K, Schlossman AM, Merriman B, Attie-Bitach T, Logan CV, Glass IA, Cluckey A, Louie CM, Lee JH, Raynes HR, Rapin I, Castroviejo IP, Setou M, Barbot C, Boltshauser E, Nelson SF, Hildebrandt F, Johnson CA, Doherty DA, Valente EM, Gleeson JG
  • Journal Title: Nat Genet Volume: 44 Issue: 2 Pages: 193-199
  • DOI: 10.1038/ng.1078
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cytosolic carboxypeptidase 1 is involved in processing α- and β-tubulih (2012)
  • Author(s): Berezniuk I, Vu HT, Lyons PJ, Sironi JJ, Xiao H, Burd B, Setou M, Angeletti RH, Ikegami K, Fricker LD
  • Journal Title: J Biol Chem Volume: 287 Issue: 9 Pages: 6503-6517
  • DOI: 10.1074/jbc.m111.309138
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Submolecular-scale Imaging of α-Helices and C-Terminal Domains of Tublins by Frequency Modulation Atomic Force Microscopy in Liquids (2011)
  • Author(s): H.Asakawa
  • Journal Title: Biophysical J Volume: 101 Issue: 5 Pages: 1270-1276
  • DOI: 10.1016/j.bpj.2011.07.020
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 軸糸微小管の翻訳後修飾と繊毛・鞭毛の構造・機能 (2014)
  • Author(s): 池上浩司,瀬藤光利
  • Organizer: 第119回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: 栃木
  • Year and Date: 2014-03-28
• [Presentation] ポリグリシン化修飾酵素TTLL10ノックアウトマウスの気道上皮繊毛運動解析 (2013)
  • Author(s): 池上浩司,政池知子,西坂崇之,瀬藤光利
  • Organizer: 第73回日本解剖学会中部支部学術集会
  • Place of Presentation: 山梨
  • Year and Date: 2013-10-05
• [Presentation] ポリグリシン化修飾消失の進化的意義に関する考察 (2013)
  • Author(s): 池上浩司,政池知子,西坂崇之,瀬藤光利
  • Organizer: 第4回繊毛研究会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2013-09-06
• [Presentation] プリズム分光を用いた光学顕微鏡データの三次元化による気管上皮繊毛運動の解析 (2013)
  • Author(s): 池上浩司,政池知子,西坂崇之,瀬藤光利
  • Organizer: 第118回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: 香川
  • Year and Date: 2013-03-30
• [Presentation] Environmental stimulus-responsive behavioral plasticity is regulated by intraflagellar transport of sensory cilia (2013)
  • Author(s): Kimura Y, Konno A, Ikegami K.
  • Organizer: The 25th CDB Meeting
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] Over-polyglutamylation causes the degeneration of ciliary photoreceptor cells (2013)
  • Author(s): Konno A, Hattori S, Matsuda C, Setou M, Ikegami K.
  • Organizer: The 25th CDB Meeting
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] Analyzing ciliary motility of tubulin modification-deficient mice with three-dimensional tracking microscopy (2013)
  • Author(s): Ikegami K, Masaike T, Nishizaka T, Setou M.
  • Organizer: FASEB Science Research Conferences–The Biology of Cilia & Flagella
  • Place of Presentation: アメリカ
• [Presentation] Three-dimensional analysis of airway cilia motility and the regulation of ciliary motility by tubulin poly-modifications (2013)
  • Author(s): Ikegami K, Masaike T, Nishizaka T, Setou M.
  • Organizer: Gordon Research Conferences–Cilia, Mucus & Mucociliary Interactions
  • Place of Presentation: イタリア
• [Presentation] Three-dimensional analysis of airway cilia motility and the regulation of ciliary motility by tubulin poly-modifications (2013)
  • Author(s): Koji Ikegami, Tomoko Masaike, Takayuki Nishizaka, Mitsutoshi Setou
  • Organizer: Gordon Research Conferences - Cilia, Mucus & Mucociliary Interactions
  • Place of Presentation: イタリア
• [Presentation] Environmental Stimulus-responsive Behavioral Plasticity is Regulated by Intraflagellar Transport of Sensory Cilia (2013)
  • Author(s): Yoshishige Kimura, Alu Konno, Koji Ikegami
  • Organizer: The 25th CDB Meeting
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] Over-polyglutamylation causes the Degeneration of Ciliary Photoreceptor Cells (2013)
  • Author(s): Alu Konno, Sayumi Hattori, Chizuru Matsuda, Mitsutoshi Setou, Koji Ikegami
  • Organizer: The 25th CDB Meeting
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] Analyzing ciliary motility of tubulin modification-deficient mice with three-dimensional tracking microscopy (2013)
  • Author(s): Koji Ikegami, Tomoko Masaike, Takayuki Nishizaka, Mitsutoshi Setou
  • Organizer: FASEB Science Research Coneferences - The Biology of Cilia & Flagella
  • Place of Presentation: アメリカ
• [Presentation] ポリグリシン化修飾酵素TTLL10ノックアウトマウスの気道上皮繊毛運動解析 (2013)
  • Author(s): 池上浩司、政池知子、西坂崇之、瀬藤光利
  • Organizer: 第７３回日本解剖学会中部支部学術集会
  • Place of Presentation: 山梨
• [Presentation] Three-dimensional analyses of airway cilia motility and its regulation by tubulin poly-modifications (2013)
  • Author(s): Koji Ikegami, Tomoko Masaike, Takayuki Nishizaka, Mitsutoshi Setou
  • Organizer: Gordon Research Conference
  • Place of Presentation: ルッカ（イタリア）
• [Presentation] プリズム分光を用いた光学顕微鏡データの三次元化による 気管上皮繊毛運動の解析 (2013)
  • Author(s): 池上浩司，政池知子，西坂崇之，瀬藤光利
  • Organizer: 第118回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: サンポートホール高松（香川県）
• [Presentation] Three-dimensional analysis of airway cilia motility (2012)
  • Author(s): Ikegami K, Masaike T, Nishizaka T, Setou M.
  • Organizer: 2011 Annual Meeting of ASCB
  • Place of Presentation: アメリカ
  • Year and Date: 2012-12-03
• [Presentation] マウス気管上皮繊毛運動の三次元解析 (2012)
  • Author(s): 池上浩司,政池知子,西坂崇之,瀬藤光利
  • Organizer: 第3回繊毛研究会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2012-06-08
• [Presentation] チューブリンポリグルタミン酸化の適切な制御は網膜光受容体の維持に重要である (2012)
  • Author(s): 紺野在,服部紗由美,松田千鶴,瀬藤光利,池上浩司
  • Organizer: 第3回繊毛研究会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2012-06-08
• [Presentation] Proper regulation of tubulin poly-glutamylation is essential for the maintenance of retinal photoreceptor cells (2012)
  • Author(s): Konno A, Hattori S, Matsuda C, Setou M, Ikegami K.
  • Organizer: 第45回日本発生生物学会・第64回日本細胞生物学会合同大会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2012-05-29
• [Presentation] グルタミン酸化修飾の機能 (2012)
  • Author(s): 瀬藤光利,池上浩司
  • Organizer: 第76回日本生化学会中部支部会・シンポジウム
  • Place of Presentation: 岡崎
  • Year and Date: 2012-05-26
• [Presentation] 脱ポリグルタミン酸化酵素CCP1欠損ミュータントマウスの網膜解析 (2012)
  • Author(s): 池上浩司,服部紗由美,松田千鶴,瀬藤光利
  • Organizer: 第117回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: 甲府
  • Year and Date: 2012-03-28
• [Presentation] 脱ポリグルタミン酸化酵素CCP1欠損マウス網膜における過剰ポリグルタミン酸化と網膜変性 (2012)
  • Author(s): 紺野在,服部紗由美,松田千鶴,瀬藤光利,池上浩司
  • Organizer: 「修飾シグナル病」第二回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2012-01-28
• [Presentation] 気管上皮繊毛の三次元運動解析～ポリ修飾による運動制御解析に向けて～ (2012)
  • Author(s): 池上浩司,政池知子,西坂崇之,瀬藤光利
  • Organizer: 2012年生体運動合同班会議
  • Place of Presentation: 茨城
  • Year and Date: 2012-01-08
• [Presentation] 網膜視細胞の維持におけるチューブリンポリグルタミン酸化レベルの適切な調節の重要性 (2012)
  • Author(s): 紺野在,服部紗由美,松田千鶴,瀬藤光利,池上浩司
  • Organizer: 第83回日本動物学会
  • Place of Presentation: 大阪
• [Presentation] Severe ciliopathy-related phenotypes in mice with dysregulation of tubulin polyglutamylation (2012)
  • Author(s): Ikegami K, Konno A, Hattori S, Matsuda C, Setou M.
  • Organizer: CILIA2012 Conference
  • Place of Presentation: イギリス
• [Presentation] 網膜視細胞の維持における チューブリンポリグルタミン酸化レベルの 適切な調節の重要性 (2012)
  • Author(s): 紺野在，服部紗由美，松田千鶴，瀬藤光利，池上浩司
  • Organizer: 第83回日本動物学会
  • Place of Presentation: 大阪大学（大阪府）
• [Presentation] チューブリンポリグルタミン酸化の適切な制御は網膜光受容体の維持に重要である (2012)
  • Author(s): 紺野在，服部紗由美，松田千鶴，瀬藤光利，池上浩司
  • Organizer: 第3回繊毛研究会
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都）
• [Presentation] マウス気管上皮繊毛運動の三次元解析 (2012)
  • Author(s): 池上浩司，政池知子，西坂崇之，瀬藤光利
  • Organizer: 第3回繊毛研究会
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都）
• [Presentation] Proper regulation of tubulin poly-glutamylation is essential for the maintenace of retinal photoreceptor cells (2012)
  • Author(s): Alu Konno, Sayumi Hattori, Chizuru Matsuda, Mitsutoshi Setou, Koji Ikegami
  • Organizer: Joint Meeting of the 45th JSDB & the 64th JSCB Annyal Meetings
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（兵庫県）
• [Presentation] グルタミン酸化修飾の機能 (2012)
  • Author(s): 瀬藤光利，池上浩司
  • Organizer: 第76回日本生化学会 中部支部 例会・シンポジウム
  • Place of Presentation: 岡崎コンファレンスセンター（愛知県）
  • Invited
• [Presentation] Severe ciliopathy-related phenotypes in mice with dysregulation of tubulin polyglutamylation (2012)
  • Author(s): Koji Ikegami, Alu Konno, Sayumi Hattori, Chizuru Matsuda, Mitsutoshi Setou
  • Organizer: CILIA2012 Conference
  • Place of Presentation: ロンドン（イギリス）
• [Presentation] 脱ポリグルタミン酸化酵素CCP1欠損ミュータントマウスの網膜解析 (2012)
  • Author(s): 池上浩司、服部紗由美、松田千鶴、瀬藤光利
  • Organizer: 第117回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: 山梨大学（山梨県）
• [Presentation] 脱ポリグルタミン酸化酵素CCP1欠損マウス網膜における過剰ポリグルタミン酸化と網膜変性 (2012)
  • Author(s): 紺野在、服部紗由美、松田千鶴、瀬藤光利、池上浩司
  • Organizer: 「修飾シグナル病」公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 東大医科研（東京都）
• [Presentation] 気管上皮繊毛の三次元運動解析 ～ポリ修飾による運動制御解析に向けて～ (2012)
  • Author(s): 池上浩司、政池知子、西坂崇之、瀬藤光利
  • Organizer: 2012年 生体運動合同班会議
  • Place of Presentation: 筑波大学（茨城県）
• [Presentation] チューブリンポリグルタミン酸化修飾の生理学的意義に関する研究 (2011)
  • Author(s): 池上浩司,瀬藤光利
  • Organizer: 第71回日本解剖学会中部支部学術集会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2011-10-16
• [Presentation] アナログ翻訳後修飾酵素群の同定と哺乳類における役割 (2011)
  • Author(s): 池上浩司,瀬藤光利
  • Organizer: 第84回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2011-09-24
• [Presentation] チューブリンポリグルタミン酸化修飾の生理学的意義に関する研究 (2011)
  • Author(s): 池上浩司、瀬藤光利
  • Organizer: 第71回日本解剖学会中部支部学術集会
  • Place of Presentation: 名古屋大学（愛知県）
• [Presentation] アナログ翻訳後修飾酵素群の同定と哺乳類における役割 (2011)
  • Author(s): 池上浩司、瀬藤光利
  • Organizer: 第84回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 京都国際会議場（京都府）
• [Presentation] Three-dimensional analysis of ciliary motility (2011)
  • Author(s): Koji Ikegami, Tomoko Masaike, Takayuki Nishizaka, Mitsutoshi Setou
  • Organizer: 第63回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 北海道大学（北海道）
• [Presentation] Three-dimensional analysis of airway cilia motility (2011)
  • Author(s): Koji Ikegami, Tomoko Masaike, Takayuki Nishizaka, Mitsutoshi Setou
  • Organizer: 2011 Annual Meeting of ASCB
  • Place of Presentation: Denver（アメリカ合衆国）
• [Presentation] ポリグリシン化修飾消失の 進化的意義に関する考察
  • Author(s): 池上浩司、政池知子、西坂崇之、瀬藤光利
  • Organizer: 第４回繊毛研究会
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] TTLL9欠損マウスの精子形成および精子機能の解析
  • Author(s): 紺野在、小西慶幸、Hyun-Jeong Yang、池上浩司、瀬藤光利
  • Organizer: 第４回繊毛研究会
  • Place of Presentation: 東京
• [Book] 実験医学別冊「見つける、量る、可視化する!質量分析実験ガイド」(杉浦悠毅、末松誠[編]) (2013)
  • Author(s): 池上浩司,新間秀一,瀬藤光利
  • Publisher: 羊土社
• [Remarks]
  • URL: http://www.hama-med.ac.jp/mt/setou/ja/laboratory/ikegami/
• [Remarks]
  • URL: http://researchmap.jp/KojiIkegami/
• [Remarks] 浜松医科大学解剖学講座（細胞生物学分野）「タンパク質翻訳後修飾」チーム
  • URL: http://www.hama-med.ac.jp/mt/setou/ja/laboratory/ikegami/
• [Remarks] 浜松医科大学 解剖学講座（細胞生物学分野）「タンパク質翻訳後修飾」チーム
  • URL: http://www.hama-med.ac.jp/mt/setou/ja/laboratory/ikegami/
• [Remarks]
  • URL: http://www.hama-med.ac.jp/mt/setou/ja/laboratory/ikegami/