細胞膜脂質が上皮管腔構造形成において果たす役割の解明

• Project Area: Regulation of polarity signaling during morphogenesis, remodeling, and breakdown of epithelial tubular structure
• Project/Area Number: 24112511
• 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: Kyushu University (2013); Kyoto University (2012)
• Principal Investigator: 池ノ内 順一 九州大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (10500051)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000); Fiscal Year 2013: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2012: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
• Keywords: 上皮細胞 / 微絨毛 / スフィンゴミエリン / 細胞膜 / 上皮細胞極性 / Podocalyxin-1 / Ezrin / PIP5K / 細胞極性 / 細胞膜脂質 / 管腔形成

Research Abstract

私は上皮極性や上皮管腔構造を形成するために、細胞膜脂質が関与しているのかについて研究を行った。上皮細胞のみならず出芽酵母の分裂など、自然界には細胞が極性化する例を見ることが出来る。近年、Par/Crumb/Scribble複合体など上皮細胞の極性形成に寄与する分子群の同定が進んだ。しかし、これらの中で例えば出芽酵母に於いても明確なホモログが存在するのはLglとCdc42だけである。私は、進化的に高度に保存された細胞膜の構成要素である多様な脂質が極性形成に寄与するのではないかという仮説を立て、実験を行った。その結果、上皮細胞のアピカル膜の微絨毛にスフィンゴミエリン（SM）が高度に集積していることを免疫電顕により明らかにした。また既に極性を獲得した上皮細胞でSMを消失させると極性を維持したまま微絨毛のみが失われることを見出した。更にSMと特異的に共役して微絨毛を形成する膜タンパク質複合体（Podocalyxin-1―EBP-50―PIP5Kbeta）を同定した。これらの内容は、論文として報告した（Ikenouchi et al. J Cell Sci. 2013 126:3585-92.）。また三次元培養の開始時からSMを消失させると異常な管腔を持つシストが形成された。この結果よりSMが極性形成に関与することが明らかになり、目下その分子機構を解析中である。

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] Sphingomyelin clustering is essential for the formation of microvilli. (2013)
  • Author(s): Ikenouchi J, Hirata M, Yonemura S, Umeda M.
  • Journal Title: Journal of Cell Science Volume: 126 Pages: 3585-3592
  • DOI: 10.1242/jcs.122325
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Lipid polarity is maintained in absence of tight junctions. (2012)
  • Author(s): Ikenouchi J, Suzuki M, Umeda K, Ikeda K, Taguchi R, Kobayashi T, Sato SB, Kobayashi T, Stolz DB, Umeda M
  • Journal Title: J Biol Chem Volume: 287(12) Issue: 12 Pages: 9525-33
  • DOI: 10.1074/jbc.m111.327064
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Upregulated function of mitochondria-associated ER membranes in Alzheimer disease (2012)
  • Author(s): Area-Gomez E, Lara Castillo M, Tambini M, Guardia-Laguarta C, Ad J.C. de Groof Madra M, Ikenouchi J, Umeda M, Bird T, Sturley S, and Schon E
  • Journal Title: EMBO J Volume: 31(21) Issue: 21 Pages: 4106-23
  • DOI: 10.1038/emboj.2012.202
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Sphingomyelin clustering is essential for the formation of microvilli. (2013)
  • Author(s): 池ノ内順一、米村重信、梅田真郷
  • Organizer: 第65回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 名古屋
• [Presentation] Elucidation of the roles of membrane lipids in the progression of epithleial-mesenchymal transition (2013)
  • Author(s): Ikenouchi J
  • Organizer: 第3回日仏がん研究ワークショップ
  • Place of Presentation: フランス・トゥールーズ
• [Presentation] 細胞骨格タンパク質による細胞膜脂質の分布・動態の制御機構の解明 (2013)
  • Author(s): 前田 史世、塩見 僚、太田 安隆、池ノ内 順一
  • Organizer: 第３６回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸
• [Book] 上皮細胞の極性形成とリン脂質：医学のあゆみ「生命を支える脂質―最新の研究と臨床」 (2014)
  • Author(s): 池ノ内 順一
  • Total Pages: 4
  • Publisher: 医歯薬出版株式会社
• [Remarks] 研究室の研究紹介ホームページ
  • URL: http://seibutsu.biology.kyushu-u.ac.jp/~ikenouchi/research%20-%20past2.html