ラミンの均一な網目構造は、核の機能に重要か？

Research Project

Project/Area Number	23K05772
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 44010:Cell biology-related
Research Institution	Rikkyo University
Principal Investigator	山本美紀 (日野美紀) 立教大学, 理学部, 特定課題研究員 (40301783)
Project Period (FY)	2023-04-01 – 2026-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000) Fiscal Year 2025: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000) Fiscal Year 2024: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000) Fiscal Year 2023: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Keywords	核ラミナ / 網目構造 / ラミンの網目構造
Outline of Research at the Start	ラミンは、核二重膜の内膜の核質側を裏打ちする均一な網目状の構造体であり、多くの蛋白質やクロマチンと結合して核の様々なイベントを制御している。ラミンの重要性はよく知られているが、ラミンの網目構造の均一性が、重要かどうかは全く明らかでない。申請者らは「ラミンの網目構造の均一性」を司る分子を世界で初めて発見した。その分子、PIGBの変異体では、ラミンやその結合蛋白質の凝集、クロマチン構造の変化、骨格筋構造にも異常が認められ、ラミンの網目構造の均一性が核や細胞の機能を制御している可能性が示唆された。そこで本研究では、「均一な核ラミナの網目構造」の意義を世界で初めて検証することを目指す。
Outline of Annual Research Achievements	本研究課題では、(1) 核ラミンの均一な網目構造が形成されるメカニズムの解明 (2) ラミンの均一な網目構造の重要性の解明　(3)哺乳動物で、ラミン分布の均一性に関わる分子の同定を目指している。本年度は主に、(1)(3)について研究を実施した。 (1)については、ショウジョウバエにおいて、まずラミンの均一な網目構造の維持に重要な役割を果たすPIGBと、ラミンの両方に相互作用する分子を、プロテオミクス解析によって探索した。その結果、Lamin B receptorやOtefinなどの候補分子が得られた。それらの分子をノックダウンしてラミンの局在を検討したが、ラミンの局在は正常であった。したがって少なくともプロテオミクス解析で明らかになった相互作用分子の中には、PIGB-ラミンの複合体を介して均一な網目構造の形成に影響を与えるものはないと考えられた。 (3)については、哺乳動物でラミンの網目構造形成に必要な分子を同定するために、疾患を引き起こす変異ラミンのうち、網目構造が異常になっている変異ラミンL489Pと、正常ラミンの間で結合が変化している分子の同定を試みた。その結果、Barrier-to-autointegration factor(BANF1)とラミンの結合が低下していることが明らかになった。BANF1はラミンとクロマチンの両方に結合し、核の様々な機能を調節している分子である。また、別の試みとして、核膜に局在する様々な膜蛋白質をノックダウンして、ラミンの網目構造に影響を与える分子があるかどうか、検討を行った。その結果Sphingomyelin phosphodiesterase 4 (Smpd4)のノックダウンによって、核膜の構造に異常が生じていることが明らかになった。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason (1)についてはラミンとPIGBと複合体を形成してラミンの網目構造に影響を与える分子を見つけることはできなかったが、(3)に関してはBANF、Smpd4などの候補分子を得ることができた。また(2)についてもクロマチン構造を調べるための準備が進行しているので、概ね順調に進展しているとした。
Strategy for Future Research Activity	今後は、哺乳動物でラミンの均一な網目構造に影響を与える候補分子であるBANF、Smpd4を中心として、これらがどのようにラミンの均一な網目構造の形成と維持に関与しているのか、明らかにする。またその異常によって、核の機能やクロマチン構造にどのような影響があるのか、検討を続けていく予定である。