新たな血管新生バランス制御因子CUL3の多機能解析

• Project Area: Integrative Research on Cancer Microenvironment Network
• Project/Area Number: 25112712
• 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: Ehime University
• Principal Investigator: 東山 繁樹 愛媛大学, プロテオサイエンスセンター, 教授 (60202272)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000); Fiscal Year 2014: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2013: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
• Keywords: 腫瘍血管新生 / Cullin3 / ユビキチンリガーゼ / タンパク質分解 / がん微小環境

Outline of Annual Research Achievements

血管新生は、固形腫瘍増殖や組織損傷時の修復過程に必須であり、その制御は血管内皮細胞の増殖促進と抑制のバランスで成立している。私どもはこれまでに、血管内皮細胞の増殖促進（VEGFシグナル）と抑制（Notchシグナル）のシグナルバランスを制御する分子複合体BAZF-CUL3を同定してきた。さらに、BAZFおよびCUL3のマウス網膜でのノックダウンによる血管新生評価から、BAZFノックダウンに比べ、CUL3ノックダウンでは極めて強い血管崩壊の表現系が現れることを観察した。このことから、CUL3はBAZF以外にも異なる複合体のパートナーが存在し、血管新生に大きく絡む因子であることが強く示唆された。そこで本研究では、CUL3の機能解析をさらに押し進め、血管新生制御の新たな分子機構の解明を目指した。
まず、CUL3の基質選択性はアダプター蛋白質（BTBドメイン・タンパク質:BTBP）によって担われる。ヒトゲノム情報から、BTBPは183種存在することが予測されているが、CUL3のアダプター活性が確認されているのは１０種程度にすぎない。そこで、CUL3の基質探索を目的として、ビオチン化CUL3とFlagタグBTBP183種のリコンビナント蛋白質を合成し、アルファスクリーン法によりインビトロ蛋白質相互作用解析を試みた。これまでに、ビオチン化CUL3とFlagタグBTBP174種のリコンビナント蛋白質合成を終了し、アルファスクリーンを施行した。その結果、CUL3との結合活性が確認できたBTBPは100種以上に及ぶことが明らかとなった。また、BTBPの中でもKLHLファミリーに属する51種のBTBPは、全てがCUL3と結合することを確認した。このうち、血管内皮細胞において発現が確認できたCUL3結合活性を有するBTBPは約60種存在することが明らかとなった。今後、これらCUL3-BTBP約60種の基質を探索する。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Cell motion predicts human epidermal stemness. (2015)
  • Author(s): Nanba D, Toki F, Tate S, Imai M, Matsushita N, Shiraishi K, Sayama K, Toki H, Higashiyama S, Barrandon Y.
  • Journal Title: J Cell Biol. Volume: 209 Issue: 2 Pages: 305-315
  • DOI: 10.1083/jcb.201409024
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Long-term exposure to leptin enhances the growth of prostate cancer cells (2015)
  • Author(s): Noda T, Kikugawa T, Tanji N, Miura N, Asai S, Higashiyama S, Yokoyama M.
  • Journal Title: Int J Oncol. Volume: 46 Issue: 4 Pages: 1535-1542
  • DOI: 10.3892/ijo.2015.2845
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] High-throughput synthesis of stable isotope-labeled transmembrane proteins for targeted transmembrane proteomics using a wheat germ cell-free protein synthesis system. (2015)
  • Author(s): Takemori N, Takemori A, Matsuoka K, Morishita R, Matsushita N, Aoshima M, Takeda H, Sawasaki T, Endo Y, Higashiyama S.
  • Journal Title: Mol Biosyst. Volume: 11 Issue: 2 Pages: 361-365
  • DOI: 10.1039/c4mb00556b
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] ADAM17 promotes proliferation of collecting duct kidney epithelial cells through ERK activation and increased glycolysis in polycystic kidney disease. (2014)
  • Author(s): Beck Gooz M, Maldonado EN, Dang Y, Amria MY, Higashiyama S, Abboud HE, Lemasters JJ, Bell PD.
  • Journal Title: Am J Physiol Renal Physiol. Volume: 307 Issue: 5 Pages: F551-F559
  • DOI: 10.1152/ajprenal.00218.2014
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Cisplatin resistance by induction of aldo-keto reductase family 1 member C2 in human bladder cancer cells. (2014)
  • Author(s): Shirato A, Kikugawa T, Miura N, Tanji N, Takemori N, Higashiyama S, Yokoyama M.
  • Journal Title: Oncol Lett. Volume: 7 Pages: 674-678
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Induction of amphiregulin by p53 promotes apoptosis via control of microRNA biogenesis in response to DNA damage (2014)
  • Author(s): Taira N, Yamaguchi T, Kimura J, Lu Z-G, Fukuda S, Higashiyama S, Ono M, Yoshida K
  • Journal Title: Proc. Natl. Acad. Sci. USA Volume: 111 Issue: 2 Pages: 717-722
  • DOI: 10.1073/pnas.1313675111
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Pathophysiology of lung injury induced by common bile duct ligation in mice (2014)
  • Author(s): Shikata F, Sakaue T, Nakashiro K, Okazaki M, Okamura T, Okura M, Ryugo M, Nakamura Y, Yasugi T, Higashiyama S, Izutani H
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 9 Issue: 4 Pages: e94550-e94550
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0094550
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Notch increases the shedding of HB-EGF by ADAM12 to potentiate invadopodia formation in hypoxia (2013)
  • Author(s): Díaz B, Yuen A, Iizuka S, Higashiyama S, Courtneidge SA.
  • Journal Title: J Cell Biol Volume: 201 Issue: 2 Pages: 279-292
  • DOI: 10.1083/jcb.201209151
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cisplatin influences acquisition of resistance to molecular-targeted agents through epithelial-mesenchymal transition-like changes. (2013)
  • Author(s): Kurokawa M, Ise N, Omi K, Goishi K, Higashiyama S.
  • Journal Title: Cancer Sci. Volume: 104 Issue: 7 Pages: 904-911
  • DOI: 10.1111/cas.12171
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Protein kinase D2 and heat shock protein 90 beta are required for BCL6-associated zinc finger protein mRNA stabilization induced by vascular endothelial growth factor-A. (2013)
  • Author(s): Miwa D, Sakaue T, Inoue H, Takemori N, Kurokawa M, Fukuda S, Omi K, Goishi K, Higashiyama S.
  • Journal Title: Angiogenesis. Volume: 16 Issue: 3 Pages: 675-88
  • DOI: 10.1007/s10456-013-9345-x
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Cullin3 E3 ubiquitin ligase-based angiogenic regulation (2014)
  • Author(s): Shigeki Higashiyama
  • Organizer: International Scientific Coordination Network (ISCN) The 4th GDRI French Japanese Cancer Meeting
  • Place of Presentation: 京都 関西セミナーハウス
  • Year and Date: 2014-11-20 – 2014-11-23
  • Invited
• [Presentation] CUL3はRhoタンパク質の発現および活性制御を介して血管新生を調節する (2014)
  • Author(s): 坂上倫久、東山繁樹
  • Organizer: 第87回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 京都 国際会議場
  • Year and Date: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [Presentation] Angiogenic regulation by CUL3 (2014)
  • Author(s): Shigeki Higashiyama
  • Organizer: 第73回日本癌学会学術総会 シンポジウム
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2014-09-25 – 2014-09-27
  • Invited
• [Presentation] Cullin3 E3 ubiquitin ligase regulates angiogenesis through the multiple protein turn-over. (2013)
  • Author(s): Shigeki Higashiyama
  • Organizer: The 3rd International Symposium by JSPS Core-to-Core Program “Cooperative International Framework in TGF-β Family Signaling”
  • Place of Presentation: Matsuyama, Ehime, Japan
  • Invited
• [Presentation] Cullin3 E3 ubiquitin ligase-based angiogenic regulation (2013)
  • Author(s): Shigeki Higashiyama
  • Organizer: International Scientific Coordination Network (ISCN) The 3rd GDRI French Japanese Cancer Meeting
  • Place of Presentation: Toulouse, France
  • Invited
• [Presentation] Cullin3 E3 ubiquitin ligase regulates angiogenesis through stabilizing vascular endothelial cell growth factor 2 mRNA (2013)
  • Author(s): Tomohisa Sakaue, Shigeki Higashiyama
  • Organizer: Vascular Biology 2013
  • Place of Presentation: Hyannis, MA, USA
• [Presentation] E3 ユビキチンリガーゼCUL3は細胞骨格調節によって血管新生を制御する (2013)
  • Author(s): 坂上倫久、井上博文、東山繁樹
  • Organizer: 第２１回 日本血管生物医学学術総会
  • Place of Presentation: 大阪
• [Presentation] E3 ユビキチンリガーゼCUL3はVEGFR2 mRNAの安定性を制御する (2013)
  • Author(s): 坂上倫久、井上博文、東山繁樹
  • Organizer: 第８６回 日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Remarks] 愛媛大学大学院医学系研究科 生化学・分子遺伝学分野ホームページ
  • URL: http://www.m.ehime-u.ac.jp/school/biochem2/
• [Remarks] 愛媛大学プロテオサイエンスセンター
  • URL: http://www.pros.ehime-u.ac.jp/section/06.html