• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2016 Fiscal Year Research-status Report

骨粗鬆症治療の分子基盤に関する研究

Research Project

Project/Area Number 15K20856
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

斎藤 将樹  東北大学, 医学系研究科, 助教 (50400271)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords骨芽細胞分化 / 一次繊毛 / 4.1Gタンパク質 / ヘッジホッグシグナル
Outline of Annual Research Achievements

前年度、マウス骨芽細胞株MC3T3-E1細胞をアスコルビン酸/β-グリセロリン酸 (AA/βGP) 存在下に20日間培養して分化誘導したところ、時間依存的に4.1Gタンパク質量が減少することを見出した。一方、一次繊毛にはヘッジホッグシグナル受容体のSmoothened等の膜受容体が優位に分布するため細胞外環境センサーとして働き、骨芽細胞の分化亢進を制御する。そこで本年度は、AA/βGP誘導性のMC3T3-E1細胞分化における一次繊毛および4.1Gの役割を検討した。まず、AA/βGP処置後の一次繊毛形成を免疫染色法により検討したところ、4日目で形成が顕著に促進されたが、20日目にはコントロールでも形成が起こり有意な差は得られなかった。そこで、AA/βGP処理4日目までの期間において、分化誘導および一次繊毛形成における4.1Gの役割を解析するため、short hairpin RNAを作製し内因性4.1Gをノックダウン (KD) した。その結果、分化誘導および一次繊毛形成のいずれも4.1G-KDによって顕著に抑制された。一次繊毛に分布したSmoothenedは、ヘッジホッグシグナル分子であるGli1のmRNA量の増加を介して骨芽細胞分化を制御する。AA/βGP存在下で培養されたMC3T3-E1細胞をSmoothened選択的アゴニスト、パルモルファミンで刺激し、Gli1 mRNA量をRT-qPCR法にて検討したところ、4.1G-KDによって有意に抑制された。以上の結果より、4.1Gは一次繊毛形成および一次繊毛由来ヘッジホッグシグナルを介し、骨芽細胞の分化亢進を制御することが明らかになった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

今年度は、骨芽細胞分化誘導における4.1Gの役割について大きな進展を得ることが出来た。すなわち、4.1Gが一次繊毛形成および一次繊毛由来ヘッジホッグシグナルを介して、骨芽細胞の分化誘導を制御することを明らかにすることが出来た。本成果は当初の計画以上に進展した内容である。
一方、副甲状腺ホルモン (PTH) 受容体/アデニル酸シクラーゼ (AC) シグナルにおける4.1Gおよび細胞質ダイニン軽鎖Tctex-1の役割は、当初予定していた研究計画であるが、研究に費やす時間の確保が難しく解析がやや遅れている。
全体として、おおむね順調に進展していると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

次年度は最終年度であるため、これまで解析を進めてきた (1) AA/βGP誘導性の骨芽細胞分化における4.1Gの役割と (2) PTH受容体/ACシグナルにおける4.1GおよびTctex-1の役割を解析し、骨粗鬆症治療の分子基盤を包括的に理解する。
(1) 骨芽細胞分化の解析において、4.1Gによる一次繊毛形成機構を解明する。特に、4.1Gは中心体に分布すること、および4.1ファミリータンパク質の一種4.1Rはゴルジ体から細胞膜への小胞輸送を制御するとの報告例があることから、基底小体 (中心体) 形成およびRab11陽性リサイクリングエンドソームの細胞内輸送における4.1Gの役割ついて注目する。
(2) PTH受容体/ACシグナルの解析において、AC活性における4.1GおよびTctex-1の役割を骨芽細胞を用いて解明する。これまでの研究から、4.1GおよびTctex-1はそれぞれAC6のN末端 (AC6-N) に結合することが見出されているため、A6-Nの細胞膜会合における4.1GおよびTctex-1の関与を解析する。一方、骨形成タンパク質 (BMP) 発現量はサイクリックAMP (cAMP) 依存的に増加するとの報告がある。4.1GおよびTctex-1は、それぞれACを介したcAMP産生の減少および増加に関与するため、次年度はBMP mRNA量を検討する。

Causes of Carryover

研究は概ね計画通りに進捗したが、効率的に行うことが出来たため、当初の予定より物品費が若干少額で済んだため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

実験に必要な試薬の購入費として次年度研究費の大半を充てる。

  • Research Products

    (7 results)

All 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] Weill Cornell Medical College(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      Weill Cornell Medical College
  • [Journal Article] An unrecognized function of cholesterol: regulating the mechanism controlling membrane phospholipid asymmetry2016

    • Author(s)
      Nobuto Arashiki*, Masaki Saito*, Ichiro Koshino, Kotoe Kamata, John Hale, Narla Mohandas, Sumie Manno, Yuichi Takakuwa (*; equal contribution)
    • Journal Title

      Biochemistry

      Volume: 55 Pages: 3504-13

    • DOI

      10.1021/acs.biochem.6b00407

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 神経前駆細胞の分化制御機構に関する新展開~公益財団法人 武田科学振興財団 2015年度 医学系研究奨励~2016

    • Author(s)
      斎藤 将樹
    • Journal Title

      東北医学雑誌

      Volume: 128 Pages: 87

  • [Presentation] Membrane scaffold protein 4.1G promotes osteoblast differentiation through formation of a primary cilium2017

    • Author(s)
      Masaki Saito, Marina Hirano, Jun Sukegawa, Takeya Sato, Teruyuki Yanagisawa
    • Organizer
      第90回日本薬理学会年会
    • Place of Presentation
      長崎ブリックホール、長崎新聞分化ホール (長崎県長崎市)
    • Year and Date
      2017-03-16 – 2017-03-16
  • [Presentation] Actin dynamics and endosome formation are essential for transduction of primary cilium-derived signaling2017

    • Author(s)
      Masaki Saito, Takeya Sato, Teruyuki Yanagisawa
    • Organizer
      The 2017 Japan-NIH joint Symposium
    • Place of Presentation
      Seiryo Auditorium, Tohoku University, Sendai, Japan
    • Year and Date
      2017-02-16 – 2017-02-16
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 細胞膜裏打ちタンパク質4.1Gは骨芽細胞分化を促進する2016

    • Author(s)
      斎藤 将樹、平野 毬菜、助川 淳、佐藤 岳哉、柳澤 輝行
    • Organizer
      第67回日本薬理学会北部会
    • Place of Presentation
      北海道大学学術交流会館 (北海道札幌市)
    • Year and Date
      2016-09-30 – 2016-09-30
  • [Presentation] 細胞膜裏打ちタンパク質4.1Gの直接結合によるアデニル酸シクラーゼ活性の抑制機構2016

    • Author(s)
      斎藤将樹、平野毬菜、崔林然、助川淳、佐藤岳哉、柳澤輝行
    • Organizer
      第89回日本生化学会本会
    • Place of Presentation
      仙台国際センター (宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2016-09-26 – 2016-09-26

URL: 

Published: 2018-01-16   Modified: 2022-02-16  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi