初期胚発生と連動した細胞膜タンパク質の分解制御機構と生理的役割の解明

• Project Area: Cell Community in early mammalian development
• Project/Area Number: 24116702
• 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: Gunma University
• Principal Investigator: 原 太一 群馬大学, 生体調節研究所, 准教授 (00392374)
• 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: 初期胚発生 / ES細胞 / 細胞膜タンパク質 / メンブレントラフィック / エンドサイトーシス / 細胞内膜輸送

Research Abstract

多細胞生物の個体発生は細胞間ネットワークにより厳密に制御されている．すなわち，初期胚発生過程を制御する様々なシグナル伝達に関与する受容体や細胞接着に関わる細胞膜タンパク質などが時空間的に適切に再構成されることが初期胚発生の進行に重要な役割を果たしていると考えられる．しかしながら，初期胚発生と細胞膜タンパク質の「量・質」的制御機構との関連についてはあまり解析が行われていない．酵母Rer1はゴルジ体に誤って輸送されてきた小胞体膜タンパク質を認識し，小胞体へと送り返す分子選別装置として機能することが明らかと成っている．また，この分子選別機構は複合体形成に失敗した細胞膜タンパク質や膜貫通領域に変異を持つ異常膜タンパク質の品質管理にも関与することが示されている．そこで本研究では，Rer1による細胞膜タンパク質の機能発現制御が哺乳動物の初期胚発生制御にどのように関与するかについて検討を行った．Rer1ノックアウトマウスを作製し個体発生におけるRer1の生理的役割を検討したところ，Rer1ホモ欠損マウスは胎生E6.5前後で発生異常を示し致死となることが分かった．そこで，Rer1を欠損したES細胞を樹立し，初期分化過程におけるRer1の役割を検討した．Rer1欠損ES細胞は細胞の増殖や未分化マーカーの発現などは，野生型ES細胞と比べ顕著な違いは示さなかった．一方，Rer1欠損ES細胞を分化誘導するとアポトーシスを伴う分化異常を認めた．これらの結果から，Rer1が哺乳動物の初期胚発生過程に必須の生理的役割を果たしていることが示唆された．

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] Fluorescence-based visualization of autophagic activity predicts mouse embryo viability (2014)
  • Author(s): Satoshi Tsukamoto S, Hara T, Yamamoto A, Kito S, Minami N, Kubota T, Sato K, Kokubo T
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 4 Issue: 1 Pages: 4533-4533
  • DOI: 10.1038/srep04533
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Functional Analysis of Lysosomes During Mouse Preimplantation Embryo Development (2013)
  • Author(s): Tsukamoto S, Hara T, Yamamoto A, Ohta Y, Wada A, Ishida Y, Kito S, Nishikawa T, Minami N, Sato k, Kokubo T
  • Journal Title: Journal of Reproduction and Development Volume: 59 Issue: 1 Pages: 33-39
  • DOI: 10.1262/jrd.2012-096
  • NAID: 10031156809
  • ISSN: 0916-8818, 1348-4400
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 細胞内メンブレントラフィックによるマウス初期胚の発生・分化制御機構の解析 (2014)
  • Author(s): 原 太一
  • Organizer: 第119回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: 自治医科大学キャンパス（栃木県下野市）
• [Presentation] 哺乳動物における分子選別装置Rer1の生理的役割 (2013)
  • Author(s): 原太一，角田美佳，山本正道，堀居拓郎，塚本智史，畑田出穂，佐藤健
  • Organizer: 第65回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: ウインク愛知（愛知県産業労働センター）愛知県名古屋市
• [Presentation] Physiological roles of a sorting receptor Rer1p during early embryogenesis in mice (2013)
  • Author(s): Taichi Hara, Masamichi Yamamoto, Mika Tsunoda, Satoshi Tsukamoto and Ken Sato
  • Organizer: 第61回NIBBコンファレンス Cellular community in mammalian embryogenesis
  • Place of Presentation: 自然科学研究機構 岡崎カンファレンスセンター （愛知県岡崎市）
• [Presentation] マウス初期胚発生過程における分子選別装置Rer1の生理的役割 (2013)
  • Author(s): 原太一，山本正道，堀居拓郎，角田美佳，塚本智史，神吉康晴，井上剛，金木清美，畑田出穂，佐藤健
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
• [Presentation] Analysis of novel physiological roles of membrane trafficking in animal models (2012)
  • Author(s): Taichi Hara
  • Organizer: 第85回日本生化学大会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2012-12-14
• [Presentation] Fertilization-triggered autophagy degrades paternal mitochondria in C. elegans early embryos (2012)
  • Author(s): Miyuki Sato
  • Organizer: 第85回日本生化学大会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2012-12-14
• [Remarks] 群馬大学生体調節研究所細胞構造分野佐藤健研究室
  • URL: http://traffic.dept.med.gunma-u.ac.jp/index.html