リソソームの制御におけるmTORC1の機能解析

• Project Area: Regulation of signal transduction by post-translational modifications and its pathogenic dysregulation
• Project/Area Number: 25117716
• 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: Osaka University
• Principal Investigator: 岡田 雅人 大阪大学, 微生物病研究所, 教授 (10177058)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥9,620,000 (Direct Cost: ¥7,400,000、Indirect Cost: ¥2,220,000); Fiscal Year 2014: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2013: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
• Keywords: mTOR / リソソーム / 細胞・組織 / シグナル伝達 / プロテオーム / 酵素 / 脂質

Outline of Annual Research Achievements

細胞の成長や生存維持において、リソソーム膜表面に局在するタンパク質キナーゼ複合体mTORC1が中心的な役割を担う。我々は、mTORC1がリソソームに局在するために必須のアダプター複合体（Ragulator）の膜アンカータンパク質p18を同定し、その機能解析を進めてきた。これまでに、リソソーム上のp18-mTORC1経路がリソソームの成熟や機能にも重要な役割を担うことを見出している。そこで本研究では、リソソームの制御におけるp18-mTORC1の標的分子を同定することにより、その作用機序及び生理的意義を明らかにすることを目的とした研究を行なった。
まず、p18欠損細胞等を用いて、質量分析計を用いたプロテオミクス解析によりリソソームにおけるmTORC1の標的候補タンパク質の同定を試みてきた。その結果得られた分子や、膜融合で重要な役割を担うHOPS複合体の構成分子について、p18依存的にmTORC1によってリン酸化を受けるか否か検討してきたが、特異的な分子を特定することは出来なかった。一方で、マウス成体においてp18を表皮特異的にKOすることにより、p18の生理機能の解析を行った。その結果、p18が細胞間接着分子の膜移行に重要であることあること、その際にmTORC1の活性に依存した細胞骨格系の制御が関与することを見出した。このことは、リソソームの制御においても細胞骨格系が関与することを示唆しており、現在、この新たな視点からp18-mTORC1の機能解明を目指した研究を進めている。さらに、p18-mTORC1の機能に分子構造からアプローチするために、p18が構成するRagulator複合体の結晶構造解析を試みた。これまでに、Ragulatorの高度精製と結晶化に成功し、SPring8での解析により3オングストロームの回折像を得ている。今後、得られた高次構造を基に、分子レベルでp18-mTORC1の機能および制御機構を解析し、当初の目的であるリソソームの制御におけるp18-mTORC1の役割を明らかにしてゆく予定である。

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] Fer tyrosine kinase oligomer mediates and amplifies Src-induced tumor progression (2015)
  • Author(s): Oneyama C, Yoshikawa Y, Ninomiya Y, Iino T, Tsukita S, Okada M
  • Journal Title: Oncogene Volume: 35 Issue: 4 Pages: 501
  • DOI: 10.1038/onc.2015.110
  • URL: https://pure.teikyo.jp/en/publications/5eab79ca-728b-4573-acd2-1630ccbeab92
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] mLST8 promotes mTOR-mediated tumor progression (2015)
  • Author(s): Kakumoto K, Ikeda J, Okada M, Morii E, Oneyama C
  • Journal Title: PLos One Volume: 0 Pages: 0-0
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] c-Src-induced activation of ceramide metabolism impairs membrane microdomains and promotes malignant progression by facilitating the translocation of c-Src to focal adhesions (2014)
  • Author(s): Kajiwara K, Yamada T, Bamba T, Fukusaki E, Imamoto F, Okada M, Oneyama C.
  • Journal Title: Biochem J. Volume: 458(1) Issue: 1 Pages: 81-93
  • DOI: 10.1042/bj20130527
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] p18/LAMTOR1 : a late endosome/lysosome-specific anchor protein for the mTORC1/MAPK signaling pathway (2014)
  • Author(s): Nada S, Mori S, Takahashi Y, Okada M.
  • Journal Title: Methods Enzymol Volume: 535 Pages: 249-63
  • DOI: 10.1016/b978-0-12-397925-4.00015-8
  • ISBN: 9780123979254
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The mTOR pathway controls cell proliferation by regulating the FoxO3a transcription factor via SGK1 kinase (2014)
  • Author(s): Mori S, Nada S, Kimura H, Tajima S, Takahashi Y, Kitamura A, Oneyama C, Okada M.
  • Journal Title: PLos ONE Volume: 9(2) Issue: 2 Pages: e88891-e88891
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0088891
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Inhibition of NPC1L1 by ezetimibe activates autophagy in human hepatocyte and reduces mutant α1-antitrypsin Z deposition. (2014)
  • Author(s): Yamamura T, Ohsaki Y, Suzuki M, Shinohara Y, Tatematsu T, Cheng J, Okada M, Ohmiya N, Hirooka Y, Goto H, Fujimoto T
  • Journal Title: Hepatology Volume: 59 Issue: 4 Pages: 1591-1599
  • DOI: 10.1002/hep.26930
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The lysosomal signaling anchor p18/LAMTOR1 controls epidermal development by regulating lysosome-mediated catabolic processes (2013)
  • Author(s): Soma-Nagae T, Nada S, Kitagawa M, Takahashi Y, Mori S, Oneyama C, Okada M
  • Journal Title: J Cell Sci 2013 Volume: 126(Pt 16) Pages: 3575-84
  • DOI: 10.1242/jcs.121913
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Function and molecular architecture of the lysosomal mTORC1 anchor: Ragulator (2014)
  • Author(s): Masato Okada, Ayaka Kitamura, Shunsuke Mori, Shigeyuki Nada, Tomokazu Nakai, Hirokazu Nakatsumi, Keiichi I. Nakayama
  • Organizer: 第３７回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
  • Invited
• [Presentation] がん進展におけるEphexin family Rho GEFの機能解析 (2014)
  • Author(s): 小宮優、呑村優、名田茂之、小根山千歳、岡田雅人
  • Organizer: 第３７回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] マウス表皮の正常な発達はリソソーム膜アダプタータンパク質p18に依存している (2014)
  • Author(s): 名田真里、名田 茂之、長江 多恵子、森 俊介、岡田 雅人
  • Organizer: 第３７回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] リソソームタンパク質動態の網羅的解析
  • Author(s): 森俊介
  • Organizer: 第６５回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 愛知県産業労働センター
• [Presentation] mTORC1アンカーp18によるリソソームの機能制御
  • Author(s): 岡田雅人
  • Organizer: 第５回シグナルネットワーク研究会
  • Place of Presentation: 北海道大学
• [Presentation] mTORC1アンカーp18による細胞増殖制御
  • Author(s): 森俊介、岡田雅人
  • Organizer: 第５回シグナルネットワーク研究会
  • Place of Presentation: 北海道大学
• [Presentation] リソソーム上のmTORキナーゼを介する細胞の分化増殖制御
  • Author(s): 岡田雅人
  • 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
  • Invited