Molecular regulatory mechanism of podocyte, the filtration apparatus of glomeruli

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15K15330
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 竹居 孝二 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 教授 (40322226)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小川 大輔 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 准教授 (70535195) [Withdrawn]
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: ポドサイト / ダイナミン / アンフィファイジン / アクチン

Outline of Annual Research Achievements

ポドサイトは腎糸球体毛細血管の表層を覆う足突起を有する上皮細胞である。ポドサイトは足突起を有し、隣接するポドサイトと形成する足突起嵌合とスリット膜が濾過ファルターとして機能する。昨年度までに、ダイナミン２がポドサイトのアクチン線維に局在することを示すとともに、神経変性疾患シャルコー・マリー・ツース病（CMT）の疾患変異ダイナミン２（K562E）がヒト骨肉腫細胞株U2OSのアクチンダイナミクス制御の不全をきたすことを見出した。
本年度は、ダイナミン２CMT変異がポドサイトのアクチン制御に及ぼす影響を調べた。ヒトポドサイト株（HPC）にK562Eを発現させるとストレスファイバーが減少するとともにアクチン線維凝集体が形成され、ダイナミン２K562Eがしばしば凝集体に局在した。ダイナミン２によるストレスファイバーの形成能を調べるため、HPCをサイトカラシンD処理した後、洗浄、観察したところ、コントロール細胞では洗浄後1時間でストレスファイバーが正常に再形成されたのに対し、K562E発現細胞ではその形成量は顕著に減少した。細胞接着装置の発現、局在をパキシリンの蛍光免疫染色により調べた結果、コントロール細胞では細胞全体にわたりパキシリンが分布していたのに対し、K562E発現細胞では細胞辺縁部に限局し、染色強度も低下していた。さらに、HPCを用いてダイナミン結合タンパク、アンフィファイジン１の発現、局在を蛍光免疫染色により調べたところ、アンフィファイジン１はArp2/3、コルタクチンと共局在し、分化HPCではシナプトポディンと共にストレスファイバーに共局在した。以上の結果から、ポドサイトではダイナミン２はアクチン制御を介してストレスファイバーや細胞接着装置の形成に機能し、それらの機能がK562E変異により阻害されること、アンフィファイジン１もアクチン制御に関与することが示唆された。

Research Products

• [Journal Article] Dynamic clustering of dynamin-amphiphysin helices regulates membrane constriction and fission coupled with GTP hydrolysis. (2018)
  • Author(s): Tetsuya Takeda, Toshiya Kozai, Huiran Yang, Daiki Ishikuro, Kaho Seyama, Yusuke Kumagai, Tadashi Abe, Hiroshi Yamada, Takayuki Uchihashi, Toshio Ando, Kohji Takei
  • Journal Title: elife Volume: 7 Pages: e30246
  • DOI: 10.7554/eLife.30246.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Dynamic imaging of dynamin-dependent membrane fission process (2017)
  • Author(s): Tetsuya Takeda, Toshiya Kozai, Huiran Yang, Daiki Ishikuro, Kaho Seyama, Yusuke Kumagai, Tadashi Abe, Hiroshi Yamada, Takayuki Uchihashi, Toshio Ando, Kohji Takei
  • Organizer: 2017年度 生命科学系学会合同年次大会（ConBio2017）
  • Invited
• [Presentation] ダイナミン-コルタクチンらせん状複合体の解析：機械的なアクチン線維束形成とアクチン脱重合保護作用 (2017)
  • Author(s): 阿部匡史、山田浩司、竹田哲也、内橋貴之、安藤敏夫、竹居孝二
  • Organizer: 2017年度 生命科学系学会合同年次大会（ConBio2017）
• [Presentation] Possible Role of amphiphysin 1 in glomerular podocyte (2017)
  • Author(s): The Mon La, Natsuki Wakita, Kento Sumida, Tetsuya Takeda, Tadashi Abe, Kohji Takei, Hiroshi Yamada
  • Organizer: 2017年度 生命科学系学会合同年次大会（ConBio2017）
• [Presentation] ダイナミン2のシャルコー・マリー・ツゥース病の原因変異は腎ポドサイトのアクチン再構成を阻害する (2017)
  • Author(s): 和木田夏輝、The Mon La、隅田健斗、竹田哲也、阿部匡史、竹居孝二、山田浩司
  • Organizer: 2017年度 生命科学系学会合同年次大会（ConBio2017）