初期エンドソームのダイナミクスとシグナル伝達制御

• Project Area: Intracellular logistics: interdisciplinary approaches to pathophysiology of membrane traffic
• Project/Area Number: 23113721
• 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: Tokyo Women's Medical University (2012); Okayama University (2011)
• Principal Investigator: 田邊 賢司 東京女子医科大学, 医学部, テニュアトラック准教授 (80423341)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2012: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2011: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
• Keywords: エンドソーム / シグナル伝達 / 細胞骨格 / 細胞内膜輸送 / リン脂質

Research Abstract

初期エンドソームは細胞が外部から取り込んだ物質の選別を行う細胞内小器官であり、その動態によって膜受容体からのシグナル伝達が制御されることがわかってきた。初期エンドソームの異常は多くの疾患に関与していることから、その分子機構の理解が急務である。本研究では初期エンドソームにおける選別を担う分子の同定とその機構解明に取り組んだ。その結果、脂質の形態形成を担うダイナミン、細胞骨格アクチンやその関連分子であるコルタクチンといった一連の分子を同定した（Mesaki et al., 2011, Ohashi et al., 2011, Tanabe et al., 2011）。これら細胞内輸送の制御に関わるタンパク質の局在化には、一般的にリン脂質が重要な役割を果たしていると考えられている。そこで我々は初期エンドソームにおける選別輸送を担うリン脂質の同定に取り組んだ。阻害剤や遺伝子発現抑制による輸送解析の結果、PI(4)Pとその産生を担うPI4キナーゼが初期エンドソームに局在し、その発現が初期エンドソームでの輸送に必要であることを見出した。PI(4)Pはゴルジ体に豊富に存在することが知られているが、初期エンドソームにはゴルジ体とは異なるPI4キナーゼのアイソフォームが使われており、それぞれに異なる制御機構が存在すると考えられる。本研究成果は、脂質リン酸化と細胞内膜輸送の新たな制御機構を解明する重要な一歩になると期待される。本年度は、リン脂質とその結合タンパク質がどのように輸送を制御しているのか、詳細な分子機構について解析を進めている。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] SMAP2 Regulates Retrograde Transport from Recycling Endosomes to the Golgi (2013)
  • Author(s): Matsudaira T., Uchida Y., Tanabe K., Kon S., Watanabe T., Taguchi T. and Arai H.
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 8 Issue: 7 Pages: e69145-e69145
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0069145
  • URL: https://pure.teikyo.jp/en/publications/21c5c7ad-fdc3-4e78-86bb-68724aeb0516
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The Arf GAP SMAP2 is necessary for organized vesicle budding from the trans-Golgi network and subsequent acrosome formation in spermiogenesis. (2013)
  • Author(s): Funaki T, Kon S, Tanabe K, Natsume W, Sato S, Shimizu T, Yoshida N, Wong WF, Ogura A, Ogawa T, Inoue K, Ogonuki N, Miki H, Mochida K, Endoh K, Yomogida K, Fukumoto M, Horai R, Iwakura Y, Ito C, Toshimori K, Watanabe T, Satake M.
  • Journal Title: Mol. Biol. Cell Volume: 24 Issue: 17 Pages: 2633-44
  • DOI: 10.1091/mbc.e13-05-0234
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The clathrin assembly protein PICALM is required for erythroid maturation and transferrin internalization in mice. (2012)
  • Author(s): 鈴木 麻衣
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 7 Issue: 2 Pages: 31854-31854
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0031854
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Disruption of microtubule network rescues aberrant actin comets in dynamin2-depleted cells (2011)
  • Author(s): Yuji Henmi, Kenji Tanabe, Kohji Takei
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 6 Issue: 12 Pages: e28603-e28603
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0028603
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Receptor sorting and actin dynamics at early endosomes (2011)
  • Author(s): K Tanabe, E Ohashi, Y Henmi, K Takei
  • Journal Title: Communicative & Integrative Biology Volume: 4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Receptor Sorting within Endosomal Trafficking Pathway Is Facilitated by Dynamic Actin Filaments (2011)
  • Author(s): Emiko Ohashi, Kenji Tanabe, Yuji Henmi, Kumi Mesaki, Yuka Kobayashi, Kohji Takei
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 6 Issue: 5 Pages: e19942-e19942
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0019942
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fission of tubular endosomes triggers endosomal acidification and movement (2011)
  • Author(s): Kumi Mesaki, Kenji Tanabe, Masanori Obayashi, Natsuko Oe, Kohji Takei
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 6 Issue: 5 Pages: e19764-e19764
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0019764
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Localization of SMAP2 to the TGN and its Function in the Regulation of TGN Protein Transport (2011)
  • Author(s): Tomo Funaki, Shunsuke Kon, Roger E Ronn, Yuji Henmi, Yuka Kobayashi, Toshio Watanabe, Keiko Nakayama, Kenji Tanabe, Masanobu Satake
  • Journal Title: Cell Structure and Function Volume: 36 Issue: 1 Pages: 83-95
  • DOI: 10.1247/csf.10022
  • NAID: 130004137566
  • ISSN: 0386-7196, 1347-3700
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dynamin 2 Associates with Microtubules at Mitosis and Regulates Cell Cycle Progression (2011)
  • Author(s): Nobuhisa Ishida, Yuichi Nakamura, Kenji Tanabe, Shun-Ai Li, Kohji Takei
  • Journal Title: Cell Structure and Function Volume: 36 Issue: 2 Pages: 145-154
  • DOI: 10.1247/csf.10016
  • NAID: 130004137569
  • ISSN: 0386-7196, 1347-3700
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 初期エンドソームにおける膜ダイナミクスの分子機構 (2011)
  • Author(s): 田邊賢司
  • Organizer: 東北大学グローバルCOE拠点セミナー
  • Place of Presentation: 東北大学加齢医学研究所(仙台)
  • Year and Date: 2011-11-18
• [Presentation] Phosphatidylinositol 4-kinase II alpha is required for receptor sorting at early endosomes (2011)
  • Author(s): 田邊賢司、池田なるみ, 他4名
  • Organizer: 第63回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 北海道大学(札幌)
• [Presentation] 初期エンドソームのダイナミクスとシグナル伝達制御 (2011)
  • Author(s): 田邊賢司
  • Organizer: 新学術領域研究「細胞内ロジスティクス」班会議
  • Place of Presentation: 鳥羽シーサイドホテル(鳥羽)
• [Book] Peripheral Neuropathy (2011)
  • Author(s): Kohji Takei, Kenji Tanabe
  • Publisher: Intech