細胞外ドメインシェディングによるシグナル伝達制御の病態における意義

• Project Area: Regulation of signal transduction by post-translational modifications and its pathogenic dysregulation
• Project/Area Number: 23117519
• 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: Kyoto University
• Principal Investigator: 西 英一郎 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (30362528)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000); Fiscal Year 2012: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2011: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
• Keywords: 細胞外ドメインシェディング / 炎症 / リン酸化 / 非古典的分泌経路 / PKA

Outline of Annual Research Achievements

膜タンパク質の細胞外ドメインが、膜近傍のタンパク質分解により切断される現象を細胞外ドメインシェディング（以下シェディング）という。シェディングは膜タンパク質の機能変換や多機能化を介してシグナル伝達制御を担う重要な翻訳後修飾である。我々は、ナルディライジン (NRDc)がシェディングの活性化因子であることを明らかにしてきた。またNRDc欠損マウスは、複数の炎症疾患モデルで炎症抵抗性を呈し、同分子が炎症性疾患で重要な役割をもつことが示唆された。
シェディング増強活性は細胞外における機能だが、NRDcはシグナルペプチドを有さない可溶型酵素で、その分泌機構は不明である。これまでシグナルペプチドのないタンパク質が、特異的な翻訳後修飾に依存して分泌されることが報告されており、NRDの分泌機構の解明がシェディング活性化機能の解明につながることが期待される。本申請においては、1）個体レベルにおけるシェディング制御の意義、2）NRDcの分泌における翻訳後修飾の意義、の解明を目的にして実験を行い、その結果以下を明らかにすることができた。
1）炎症性腸疾患モデルマウスの病変部位あるいは血清の検討から、NRDc欠損マウスの炎症抵抗性が、NRDc欠損によるTNFalphaのシェディングの低下、およびその下流であるIL-6の分泌の低下によるものであることが示唆された。
2）NRDcの分泌が自身のリン酸化で制御されている可能性が示唆され、インビトロキナーゼアッセイを用いて検証したところ、NRDc自身が特定のキナーゼでリン酸化されることがわかった。さらに質量分析による解析の結果、NRDcには少なくとも10カ所以上のリン酸化部位があることがわかった。それらのリン酸化部位の変異体NRDcを用いた解析から、NRDcの分泌は少なくとも部分的に自身のリン酸化に依存していることが示唆された。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Nardilysin and ADAM proteases promote gastric cancer cell growth by activating intrinsic cytokine signaling via enhanced ectodomain shedding of TNF-a (2012)
  • Author(s): Kanda K, Komekado H, Kawada M, et al
  • Journal Title: EMBO Molecular Medicine Volume: (印刷中) Issue: 5 Pages: 396-411
  • DOI: 10.1002/emmm.201200216
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification and Characterization of Nardilysin as a Novel Dimethyl H3K4 Binding Protein Involved in Transcrlptional Regulation (2012)
  • Author(s): Li J, Chu M, Wang S, Chan D, Qi S, Wu M, Zhou Z, Li Z, Nishi E, Qin J, Wong J
  • Journal Title: J Biol Chem Volume: 287 Pages: 10089-98
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Nardilysin, an Activator of Ectodomain Shedding, is a Novel and Potent Biomarker for Acute Coronary Syndrome (2013)
  • Author(s): Ohno M, Watanabe S, Hiraoka Y, Matsuoka T, Nishi K, Saijo S, Sakamoto J, Chen PM, Inoue K, Kita T, Kimura T, Nishi E.
  • Organizer: 第77回日本循環器学会総会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2013-03-15
• [Presentation] Nardylisin Controls Glucose Metabolism through the Regulation of Insulin Secretion (2013)
  • Author(s): Nishi K, Hiraoka Y, Ohno M, Matsuoka T, Saijo S, Sakamoto J, Chen PM, Kita T, Kimura T, Nishi E.
  • Organizer: 第77回日本循環器学会総会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2013-03-15
• [Presentation] Nardilysin regulates the mammalian circadian clock via modulating PER2 stability (2012)
  • Author(s): Hiraoka Y, Yoshitane H, Nunokawa R, Fukada Y, Kimura T and Nishi E
  • Organizer: American Society for Cell Biology Meeting 2012
  • Place of Presentation: San Francisco, USA
  • Year and Date: 2012-12-15
• [Presentation] Nardilysin regulates sinus node automaticity and sympathetic nerve innervation (2012)
  • Author(s): Ohno M, Hiraoka Y, Matsuoka T, Nishi K, Saijo S, Kita T, Kimura T, Nishi E.
  • Organizer: 第34回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2012-12-11
• [Presentation] Nardylisin controls glucose metabolism through the regulation of insulin secretion (2012)
  • Author(s): Nishi K, Hiraoka Y, Ohno M, Matsuoka T, Saijyo S, Sakamoto J, Chen P, Kita T, Kimura T, Nishi E.
  • Organizer: 第34回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2012-12-11
• [Presentation] NRDc regulates circulatory dynamics through modulating sinus node automaticity and cardiac sympathetic innervation (2012)
  • Author(s): Ohno M, Hiraoka Y, Matsuura H, Matsuoka T, Nishi K, Saijo S, Sakamoto J, Chen PM, Kita T, Kimura T, Nishi E.
  • Organizer: Neuro-Vascular Wiring Symposium 2012
  • Place of Presentation: 奈良
  • Year and Date: 2012-11-12
• [Presentation] Nardilysin regulates adaptive thermogenesis via modulation of transcriptional coactivator PGC-1α (2012)
  • Author(s): Nishi E, Hiraoka Y, Matsuoka T, Ohno M, Nishi K, Saijo S, Kita T, Kimura T
  • Organizer: Cold Spring Harbor Meeting (Nuclear Receptors Diseases)
  • Place of Presentation: Cold Spring Harbor, NY, USA
  • Year and Date: 2012-10-30
  • Invited
• [Presentation] 適応熱産生におけるナルディライジンの役割 (2012)
  • Author(s): 西 英一郎
  • Organizer: 温熱生理研究会2012
  • Place of Presentation: 岡崎
  • Year and Date: 2012-09-04
  • Invited
• [Presentation] Nardilysin, an activator of ectodomain shedding, is a novel and potent biomarker for acute coronary syndrome (2012)
  • Author(s): Ohno M, Watanabe S, Hiraoka Y, Matsuoka T, Nishi K, Saijo S, Kita T, Nishi E, Kimura T.
  • Organizer: European Society of Cardiology, Congress 2012
  • Place of Presentation: Munich- Germany
  • Year and Date: 2012-08-25
• [Presentation] NRDc regulates circulatory dynamics through modulating sinus node automaticity and cardiac sympathetic innervation (2012)
  • Author(s): Ohno M, Hiraoka Y, Matsuoka T, Nishi K, Saijo S, Kita T, Kimura T, Nishi E.
  • Organizer: European Society of Cardiology, Congress 2012
  • Place of Presentation: Munich- Germany
  • Year and Date: 2012-08-25
• [Presentation] ナルディライジンはインスリン分泌調節を介して糖代謝を制御する (2012)
  • Author(s): 西清人、平岡義範、大野美紀子、松岡龍彦、西城さやか、坂本二郎、陳博敏、北徹、木村剛、西英一郎
  • Organizer: 第17回日本病態プロテアーゼ学会学術集会
  • Place of Presentation: 浜松
  • Year and Date: 2012-08-10
• [Presentation] Nardilysin regulates cardiovascular functions through modulating cardiac sympathetic innervation (2012)
  • Author(s): 大野美紀子, 平岡義範, 松岡龍彦, 西清人, 西城さやか, 北徹, 木村剛, 西英一郎
  • Organizer: 第76回日本循環器学会総会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場(福岡市)
• [Presentation] Nardilysin regulates circulatory dynamics through modulating sympathetic nerve innervation (2011)
  • Author(s): Ohno TM, Hiraoka Y, Matsuoka T, Nishi K, Saijo S, Kimura T, Nishi E
  • Organizer: The 84th Scientific Sessions of American Heart Association
  • Place of Presentation: Orland, Florida
  • Year and Date: 2011-11-16
• [Presentation] Multiple pathophysiological roles of nardilysin, an enhancer of ectodomain shedding (2011)
  • Author(s): Nishi E
  • Organizer: Gordon Research Conference (Regulated Proteolysis of Cell Surface Proteins)
  • Place of Presentation: Davidson, NC, USA(招待講演)
• [Presentation] Nardilysin regulates axonal maturation and myelination in the central and peripheral nervous system (2011)
  • Author(s): Nishi E
  • Organizer: 10th Biennial ISN Satellite Meeting on Myelin Biology
  • Place of Presentation: Kolymvari, Crete, Grace(招待講演)
• [Presentation] Nardilysin prevents amyloid plague formation by enhancing・・-secretase activity in vivo (2011)
  • Author(s): Ohno TM, Hiraoka Y, Matsuoka T, Nishi K, Saijo S, Kimura T, Nishi E
  • Organizer: AAICAD (Alzheimer's Association International Conference on Alzheimer's Disease) 2011
  • Place of Presentation: Paris, France
• [Presentation] Critical roles of a metalloendopeputidase nardilysin in cold-inducedadaptive thermogenesis (2011)
  • Author(s): Hiraoka Y, Matsuoka T, Ohno M, Nishi K, Saijyo S, Kimura T, Kita T, Nishi E
  • Organizer: 第34回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜市)
• [Presentation] Nardilysin prevents amyloid plaque formation by enhancing・-secretase activity in vivo (2011)
  • Author(s): Ohno M, Hiraoka Y, Matsuoka T, Nishi K, Saijyo S, Kimura T, Nishi E
  • Organizer: 第34回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜市)
• [Book] The Handbook of Proteolytic Enzymes (The 3rd Edition) (2012)
  • Author(s): Nishi E, Edited by Neil D. Rawlings and Guy Salvesen
  • Total Pages: 4104
  • Publisher: Academic Press