アミロイドβペプチドの産生亢進を誘起する細胞内ロジスティクス攪乱機構の解明

• Project Area: Intracellular logistics: interdisciplinary approaches to pathophysiology of membrane traffic
• Project/Area Number: 21113504
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 村田 昌之 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 教授 (50212254)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000); Fiscal Year 2010: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2009: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
• Keywords: 細胞・組織 / シグナル伝達 / 蛋白質 / 脳神経疾患 / Localizomics

Research Abstract

タンパク質の細胞内局在の攪乱は、細胞恒常性の攪乱(=病態)を誘起する。申請者は、スライドグラス型の「生細胞アレイチップ作成・アッセイ自動化装置」と「チップ自動可視化装置」を構築し、タンパク質の細胞内局在の攪乱(=病態)を誘起する「キナーゼ(群)」を、ヒトキナーゼsiRNAライブラリーから網羅的に可視化スクリーニングする「キナーゼネットワーク可視化解析システム」を構築している。本解析システムを用い、リソソーム酵素の輸送に関わるカチオン非依存性マンノース6リン酸受容体の細胞内局在を攪乱(=病態)するキナーゼ群を、ヒトキナーゼsiRNAライブラリーから網羅的に可視化スクリーニングした。そのうちの一つGSK3βの活性低下やその基質タンパク質である微小管結合タンパク質CLASP2の脱リン酸化が、ポストゴルジ輸送を撹乱し、アルツハイマー病の原因因子であるアミロイドβペプチド(Aβ)の産生を亢進させることを明らかにした。今年度は、そのポストゴルジ輸送攪乱の原因として、GSK3βの活性低下により脱リン酸化したCLASP2がゴルジ体から解離することで、(i)ゴルジ体の断片化、(ii)CLASP2による微小管(+)端動態の撹乱、(iii)ゴルジ体由来微小管中心の形成の撹乱、が同時に生起することで、Aβのプロセッシング酵素であるBACE1の細胞内輸送が撹乱され、エンドソーム内で基質であるAβ前駆ペプチド(APP)とBACE1が共局在化してAPP→Aβへのプロセッシングが活性化されるというモデルを提唱できた。

Research Products

• [Journal Article] An orally applicable Shiga toxin-neutralizer functions in the intestine to inhibit the intracellular transport of the toxin. (2010)
  • Author(s): Miho Watanabe-Takahashi
  • Journal Title: Infection and Immunity Volume: 78 Pages: 177-183
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Golgi-associated GSK3β regulates the sorting process of post-Golgi membrane trafficking (2010)
  • Author(s): Atsuhiro Adachi
  • Journal Title: Journal of Cell Science Volume: 123(19) Pages: 3215-3225
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] An orally applicable Shiga toxin neutralizer functions in the intestine to inhibit the intracellular transport of the toxin (2010)
  • Author(s): Miho Watanabe-Takahashi
  • Journal Title: Infection and Immunity 78 Pages: 177-183
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] YiplA regulates the COPI-independent retrograde transport from the Golgi complex to the ER (2009)
  • Author(s): Fumi Kano
  • Journal Title: Journal of Cell Science 122 Pages: 2218-2227
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Intracellular phospholipase Algamma(iPLAlgamma)is a novel factor involved in coat protein complex I-and Rab6-independent retrograde transport between the endoplasmic reticulum and the Golgi complex (2009)
  • Author(s): Rei Morikawa
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry 284 Pages: 26620-26630
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Visual screening and analysis for kinase-regulated membrane trafficking pathways that are involved in extensive beta-amyloid secretion (2009)
  • Author(s): Atsuhiro Adachi
  • Journal Title: Genes to Cells 14 Pages: 355-369
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Imaging-analysis of APPL1/FOXO1 network in hepatic gluconeogenesis and insulin resistance (2010)
  • Author(s): T.Arai, F.Kano, M.Murata
  • Organizer: BMB2010(第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会 合同大会)
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 2010-12-10
• [Presentation] p38-dependent loss of phosphatidylinositol-3-phosphate at endosomes affects the retrograde transport of cholera toxin from cell surface to the Golgi (2010)
  • Author(s): F.Kano, T.Arai, M.Matsuto, M.Murata
  • Organizer: BMB2010(第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会 合同大会)
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 2010-12-08
• [Presentation] Molecular mechanisms for the targeting of Yip1A to ER-Golgi intermediate compartment (2010)
  • Author(s): 田口由起, 加納ふみ, 村田昌之
  • Organizer: BMB2010(第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会 合同大会)
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 2010-12-07
• [Presentation] Visual screening and analysis for kinase-regulated mechanisms of tight junction formation in EpH4 cells (2010)
  • Author(s): 中津大貴, 菅原太一, 安達淳博, 古瀬幹夫, 加納ふみ, 村田昌之
  • Organizer: BMB2010(第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会 合同大会)
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 2010-12-07
• [Presentation] Visual screening and analysis for kinase-regulated mechanisms of morphological integrity and functions of ERGIC (2010)
  • Author(s): 菅原太一、中津大貴、安達淳博、加納ふみ、村田昌之
  • Organizer: BMB2010(第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会 合同大会)
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 2010-12-07
• [Presentation] セミインタクト細胞リシール法を用いた病態ミトコンドリアの形態解析システムの構築 (2010)
  • Author(s): 村田昌之、安達淳博、菅原太一、田口由起、加納ふみ
  • Organizer: 細胞を創る研究会3.0
  • Place of Presentation: 東京・先端科学技術研究センター
  • Year and Date: 2010-11-12
• [Presentation] セミインタクト細胞リシール法を用いたシグナル伝達経路解析システムの構築 (2010)
  • Author(s): 加納ふみ、荒井珠貴、松戸真理子、村田昌之
  • Organizer: 細胞を創る研究会3.0
  • Place of Presentation: 東京・先端科学技術研究センター
  • Year and Date: 2010-11-12
• [Presentation] セミインタクト細胞を用いたRab6Aのゴルジ体へのターゲティングの再構成 (2010)
  • Author(s): 松戸真理子、加納ふみ、荒井珠貴、村田昌之
  • Organizer: 細胞を創る研究会3.0
  • Place of Presentation: 東京・先端科学技術研究センター
  • Year and Date: 2010-11-12
• [Presentation] Establishment of semi-intact cell system and application of its resealing technique : a study of membrane dynamics (2010)
  • Author(s): F.Kano, T.Arai, M.Matsuto, M.Murata
  • Organizer: 第48回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 東北大学 川内キャンパス
  • Year and Date: 2010-09-21
• [Presentation] Mitochondria morphology was regulated by GSK3β (2010)
  • Author(s): 安達淳博、加納ふみ、村田昌之
  • Organizer: 第48回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 東北大学 川内キャンパス
  • Year and Date: 2010-09-21
• [Presentation] Golgi-associated GSK3β Regulates CLASP2-dependent post-Golgi Membrane Trafficking (2010)
  • Author(s): A.Adachi F.Kano M.Fujita, Y.Maeda, M.Murata
  • Organizer: 第62回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 大阪会議場
  • Year and Date: 2010-05-21
• [Presentation] セミインタクトHepG2細胞を用いた肝臓病態モデル細胞の構築:肝臓のインスリンシグナル伝達と糖新生におけるAPPL1/Foxo1ネットワークの解析 (2010)
  • Author(s): 荒井珠貴, 加納ふみ, 村田昌之
  • Organizer: 第62回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 大阪会議場
  • Year and Date: 2010-05-20