小胞体―ミトコンドリア連携ゾーンにおけるII型膜タンパク質CKAP4の機能解析

• Project Area: Toward an integrative understanding of functional zones in organelles
• Project/Area Number: 18H04861
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 菊池 章 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (10204827)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000); Fiscal Year 2019: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2018: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
• Keywords: CKAP4 / ミトコンドリア / 小胞体 / パルミチン酸化 / 呼吸能 / MAM / ATP産生 / オルガネラ

Outline of Annual Research Achievements

CKAP4は主として小胞体に局在し、N端側を細胞質側に、C端側を小胞体内腔側に向けるII型膜タンパク質であり、小胞体の構造維持に関与することが報告されていた。私共は、2018年度に得た実績に加えてさらに下記の成果を得た。
CRISPR/Cas システムを用いて作製したCKAP4ノックアウト(KO)細胞において、ミトコンドリアのクリスタの形態異常、膜電位の低下、呼吸能の低下、小胞体-ミトコンドリア接触点の増加、ミトコンドリア内のカルシウム濃度の上昇、低グルコース条件下での細胞増殖の低下を認めた。CKAP4の新規結合タンパク質として同定したVDAC2（ミトコンドリア外膜に存在するチャネルタンパク質）は、パルミチン酸化を受けない変異体CKAP4C100Sと結合しなかった。VDAC2は小胞体-ミトコンドリア接触点において、イノシトール三リン酸受容体（IP3R）やGRP75と相互作用し、小胞体からミトコンドリアへのCa2+の流入に関与する。CKAP4 KO細胞で観察されたミトコンドリアの機能異常や小胞体-ミトコンドリア接触点の過形成は野生型CKAP4ではレスキューできたが、VDAC2と結合できないCKAP4C100Sではレスキューできなかった。一方、CKAP4C100Sは野生型CKAP4と同様に、小胞体-ミトコンドリア接触点と非接触点の両分画に局在した。さらに、CKAP4 KOマウスは長期飼育を続けると生後一年半頃から軽度の運動失調を示し、小脳プルキンエ細胞の部分的脱落を認めた。
これらの結果から、CKAP4のパルミチン酸化はCKAP4の小胞体における局在制御よりも機能制御に重要であり、CKAP4はVDAC2との結合を介して、ミトコンドリアの機能を調製することが示唆された。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Germans Trias i Pujol Research Institute(スペイン)
• [Int'l Joint Research] Institute of Applied Physics (APH)(ドイツ)
• [Journal Article] ARL4C is associated with initiation and progression of lung adenocarcinoma and represents a therapeutic target (2020)
  • Author(s): Kimura Kenji、Matsumoto Shinji、Harada Takeshi、Morii Eiichi、Nagatomo Izumi、Shintani Yasushi、Kikuchi Akira
  • Journal Title: Cancer Science Volume: 111 Issue: 3 Pages: 951-961
  • DOI: 10.1111/cas.14303
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Dynamic palmitoylation controls the microdomain localization of the DKK1 receptors CKAP4 and LRP6 (2019)
  • Author(s): Sada Ryota、Kimura Hirokazu、Fukata Yuko、Fukata Masaki、Yamamoto Hideki、Kikuchi Akira
  • Journal Title: Science Signaling Volume: 12 Issue: 608 Pages: 9519-9519
  • DOI: 10.1126/scisignal.aat9519
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] CKAP4 Regulates Cell Migration via the Interaction with and Recycling of Integrin. (2019)
  • Author(s): Osugi, Y., Fumoto, K., Kikuchi, A.
  • Journal Title: Molecular and Cellular Biology Volume: 39(16) Issue: 16
  • DOI: 10.1128/mcb.00073-19
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mark1 regulates distal airspace expansion through type I pneumocyte flattening in lung development (2019)
  • Author(s): Fumoto Katsumi、Takigawa-Imamura Hisako、Sumiyama Kenta、Yoshimura Shige H.、Maehara Natsumi、Kikuchi Akira
  • Journal Title: Journal of Cell Science Volume: 132 Issue: 24
  • DOI: 10.1242/jcs.235556
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] GREB1 induced by Wnt signaling promotes development of hepatoblastoma by suppressing TGFβ signaling. (2019)
  • Author(s): Matsumoto S, Yamamichi T, Shinzawa K, Kasahara Y, Nojima S, Kodama T, Obika S, Takehara T, Morii E, Okuyama H, Kikuchi A.
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 28 Issue: 1 Pages: 3882-3882
  • DOI: 10.1038/s41467-019-11533-x
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] CKAP4, a DKK1 Receptor, Is a Biomarker in Exosomes Derived from Pancreatic Cancer and a Molecular Target for Therapy (2019)
  • Author(s): Kimura Hirokazu、Yamamoto Hideki、Harada Takeshi、Fumoto Katsumi、Osugi Yoshihito、Sada Ryota、Maehara Natsumi、Hikita Hayato、Mori Soichiro、Eguchi Hidetoshi、Ikawa Masahito、Takehara Tetsuo、Kikuchi Akira
  • Journal Title: Clinical Cancer Research Volume: 25 Issue: 6 Pages: 1936-1947
  • DOI: 10.1158/1078-0432.ccr-18-2124
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] p63-dependent Dickkopf3 expression promotes esophageal cancer cell proliferation via CKAP4 (2018)
  • Author(s): Kajiwara, C., Fumoto, K., Kimura, H., Nojima, S., Asano, K., Odagiri, K., Yamasaki, M., Hikita, H., Takehara, T., Doki, Y., Morii, E., Kikuchi, A.
  • Journal Title: Cancer Res. Volume: 78(21) Issue: 21 Pages: 6107-6120
  • DOI: 10.1158/0008-5472.can-18-1749
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Wnt5a-induced cell migration is associated with the aggressiveness of estrogen receptor-positive breast cancer. (2018)
  • Author(s): Kobayashi, Y, Kadoya, T, Amioka, A, Hanaki, H, Sasada, S, Masumoto, N, Yamamoto, H, Arihiro, K, Kikuchi, A, Okada, M.
  • Journal Title: Oncotarget Volume: 9(30) Pages: 20979-20992
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Map7/7D1 and Dvl form a feedback loop that facilitates microtubule remodeling and Wnt5a signaling. (2018)
  • Author(s): Kikuchi K, Nakamura A, Arata M, Shi D, Nakagawa M, Tanaka T, Uemura T, Fujimori T, Kikuchi A, Uezu A, Sakamoto Y, Nakanishi H.
  • Journal Title: EMBO Rep. Volume: 19(7) Issue: 7
  • DOI: 10.15252/embr.201745471
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Activation of the Dickkopf1-CKAP4 pathway is associated with poor prognosis of esophageal cancer and anti-CKAP4 antibody may be a new therapeutic drug. (2018)
  • Author(s): Shinno N, Kimura H, Sada R, Takiguchi S, Mori M, Fumoto K, Doki Y, Kikuchi A.
  • Journal Title: Oncogene Volume: 未確定 Issue: 26 Pages: 602-612
  • DOI: 10.1038/s41388-018-0179-2
  • Peer Reviewed
• [Presentation] The Novel Target Molecule of Wnt/Beta-Catenin Signaling and Cancer. (2019)
  • Author(s): Kikuchi,A.
  • Organizer: Wnt Signaling (Gordon Conference)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 小胞体-ミトコンドリア連携ゾーンにおけるⅡ型膜タンパク質CKAP4の機能解析. (2019)
  • Author(s): 菊池章、原田武志、松本真司.
  • Organizer: オルガネラゾーン班会議.
  • Invited
• [Presentation] 二つの受容体LRP6とCKAP4を介するDKK1シグナルによる細胞機能制御 (2019)
  • Author(s): 菊池章、佐田遼太、木村公一、山本英樹.
  • Organizer: 第71回日本細胞生物学会大会 合同年次大会・第19回日本蛋白質科学会年会.
  • Invited
• [Presentation] CKAP4-VDAC2相互作用によるミトコンドリア機能の制御. (2019)
  • Author(s): 原田武志、大杉祥仁、松本真司、菊池章.
  • Organizer: 第42回日本分子生物学会年
• [Presentation] DKK1-CKAP4 axis: A novel cancer signaling and its implications in clinical use. (2019)
  • Author(s): Kikuchi, A.
  • Organizer: The 1st OIST-OU Joint Symposium-Cell Biology and Immunology.
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] The Dickkopf1-CKAP4 pathway, a novel cancer signaling, represents a therapeutic target for cancer therapy. (2018)
  • Author(s): Kikuchi,A.
  • Organizer: IUBMB Congress 2018
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] The novel Dickkopfs-CKAP4 signaling pathway represents diagnostic and therapeutic targets for cancer. (2018)
  • Author(s): Kikuchi,A.
  • Organizer: Wnt Meeting 2018
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 小胞体―ミトコンドリア連携ゾーンにおけるⅡ型膜タンパク質CKAP４の機能解析。 (2018)
  • Author(s): 菊池 章
  • Organizer: オルガネラゾーン班会議
• [Presentation] Dickkopf1-CKAP4を介する新規がんシグナル経路による細胞増殖機構。 (2018)
  • Author(s): 菊池 章
  • Organizer: 平成30年度生理学研究所研究会
  • Invited
• [Presentation] CKAP4による小胞体構造形成機構。 (2018)
  • Author(s): 大杉祥仁、麓勝己、菊池章
  • Organizer: 第91回日本生化学学会大会
• [Presentation] Arl4cとIQGAP1の相互作用による膵癌細胞の増殖制御機構。 (2018)
  • Author(s): 赤間俊之、松本真司、原田昭和、庄嶋健作、菊池章
  • Organizer: 第91回日本生化学会大会
• [Presentation] DKK1の新規受容体であるCKAP４のエクソソームへの移行機構の解析。 (2018)
  • Author(s): 木村公一、菊池章
  • Organizer: 第91回日本生化学会大会
• [Presentation] Dynamic palmitoylation regulates membrane microdomain localization and cancer cell proliferative signaling activity of CKAP4. (2018)
  • Author(s): 佐田遼太、木村公一、山本英樹、菊池章
  • Organizer: 第91回日本生化学会大会
• [Presentation] The Dickkopf1-CKAP4 pathway, a novel cancer signaling, represents molecular targets for cancer therapy. (2018)
  • Author(s): 菊池章、木村公一、麓勝己
  • Organizer: 第77回日本癌学会学術総会
  • Invited
• [Presentation] 新規がんシグナルDickkopf1-CKAP4経路は、がん治療および診断のための分子標的となる。 (2018)
  • Author(s): 菊池章
  • Organizer: 第41回日本分子生物学会
  • Invited
• [Remarks] 大阪大学医学系研究科分子病態生化学
  • URL: http://www.med.osaka-u.ac.jp/pub/molbiobc/
• [Remarks] 大阪大学医学系研究科分子病態生化学HP
  • URL: http://www.med.osaka-u.ac.jp/pub/molbiobc/
• [Patent(Industrial Property Rights)] 抗CKAP4モノクローナル抗体 (2018)
  • Inventor(s): 菊池章、麓勝己、木村公一
  • Industrial Property Rights Holder: 菊池章、麓勝己、木村公一
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2018
  • Overseas