Analysis of molecular mechanisms of Wnt5a-Ror signaling in repair after tissue damage, inflammation, and cancer progression

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16H05152
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 南 康博 神戸大学, 医学研究科, 教授 (70229772)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西田 満 神戸大学, 医学研究科, 准教授 (30379359) ; 林 真琴 神戸大学, 医学研究科, 助教 (50722930) ; 遠藤 光晴 神戸大学, 医学研究科, 講師 (90436444) ; 内匠 透 国立研究開発法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, チームリーダー (00222092)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: Wnt5a-Rorシグナル / 神経損傷・神経炎症 / がんの浸潤 / 骨格筋損傷修復 / 遺伝子発現制御

Outline of Annual Research Achievements

平成28年度の研究により、まずマウス（野生型マウス、Ror2遺伝子欠失マウスおよびWnt5a遺伝子欠失マウス）を用いた大脳皮質損傷モデル（神経損傷モデル）や初代培養アストロサイトを用いた解析から、神経損傷に伴い、塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)などにより損傷部位近傍のアストロサイトにおいてRor2受容体チロシンキナーゼの発現が誘導され、活性化アストロサイトへの分化さらには細胞周期進展（特にG1期からS期への進展）に寄与することを明らかにした。また、アストロサイトにおけるRor2の発現誘導がエピジェネティック制御機構によること、発現誘導されたRor2が活性化アストロサイトによる炎症性細胞の浸潤等による炎症の拡大・遷延化を抑制するグリア性瘢痕の形成に重要な役割を担うこと、さらにはRor2のこの機能は（これまでにRor2のリガンドとして知られている）Wnt5aには非依存的であることを見出した。
また、骨肉腫細胞株や乳がん細胞株を用いた解析から、これらのがん細胞株では恒常的にRor2が高レベルで発現しており、Ror2を介するシグナルにより一次線毛の形成に必須の役割を担う線毛内輸送タンパク質であるIFT20 (intraflagellar transport 20)の発現が誘導されること、また一次線毛を持たないこれらのがん細胞ではIFT20は（浸潤突起近傍に位置する）ゴルジ体（シスゴルジ）に局在し、浸潤突起の形成に必須の役割を担うことを見出した。IFT20はシスゴルジでゴルジ体膜タンパク質GM130やAキナーゼ・アンカータンパク質AKAP450と複合体を形成し、ゴルジ由来微小管のマイナス端を形成するとともに、ゴルジ由来微小管の重合・伸長促進に重要な役割を担うことが明らかとなった。また、興味深いことに、IFT20は（ゴルジ由来微小管の形成・伸長を介して）ゴルジ体の構造（ゴルジリボン構造）維持やゴルジ体内順行性輸送に必須の役割を担うことを明らかにした。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

平成28年度の研究により、神経損傷・神経炎症におけるアストロサイトでのRor2受容体チロシンキナーゼの発現誘導やその重要な機能を明らかにするとともに、骨肉腫細胞や乳がん細胞で高発現しているRor2がIFT20の発現誘導を介してゴルジ体の構造、ゴルジ由来微小管の形成・伸長、及びゴルジ体内輸送を制御し浸潤能の亢進に寄与する、という予想外の知見を得て、それぞれGlia誌、Sci. Rep.誌へ発表することができた。また、これらの知見に加えて、Ror1が内耳有毛細胞の形成や聴覚機能に重要な役割を担うことやRor2が乳腺上皮細胞の増殖や分岐に重要な役割を担うことを明らかにし、いずれもProc. Natl. Acad. Sci.誌に国際共同研究として発表することができた。さらに、骨格筋損傷修復における筋衛星細胞でのRor1の発現誘導とその機能について興味深い知見を得ることができ、現在論文投稿中という状況である。

Strategy for Future Research Activity

平成28年度の研究成果を踏まえて、今後、神経損傷・神経炎症におけるアストロサイトでのRor2の機能について、炎症制御という観点から研究を進めていく計画である。また、Ror2に加えて、Ror1の機能について検討したいと考えている。また、骨肉腫細胞や乳がん細胞の浸潤におけるRor2の機能、特にIFT20を介した機能についても、今後、浸潤突起への輸送制御という観点から研究を深化させたいと考えている。今後、他のがん細胞についても、焦点を失うことなく、研究を展開していく方針である。

Research Products

• [Int'l Joint Research] ハーバード大学/マサチューセッツ医科大学/カリフォルニア大学(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: ハーバード大学/マサチューセッツ医科大学/カリフォルニア大学
  • # of Other Institutions: 1
• [Journal Article] Critical role of Ror2 receptor tyrosine kinase in regulating cell cycle progression of reactive astrocytes following brain injury. (2017)
  • Author(s): Endo, M., Ubulkasim, G., Kobayashi, C., Onishi, R., Minami, Y.
  • Journal Title: Glia Volume: 65 Pages: 182, 197
  • DOI: 10.1002/glia.23086
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Ror2 signaling regulates Golgi structure through IFT20 for tumor invasiveness. (2017)
  • Author(s): Nishita, M., Nishio, T., Park, S-Y., Kamizaki, K., Wang, Z-C., Tamada, K., Takumi, T., Hashimoto, R., Otani, H., Pazour, G. J., Hsu, V. W., Minami, Y.
  • Journal Title: Scientific Rep. Volume: 7 Pages: -
  • DOI: 10.1038/s41598-016-0028-x
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Diverse regulation of mammary epithelial growth and branching morphogenesis through non-canonical Wnt signaling. (2017)
  • Author(s): Kessenbrock, K., Smith, P., Steenbeek, S., Pervolarakis, N., Kumar, R., Minami, Y., Goga, A., Hinck, L., Werb, Z.
  • Journal Title: Proc. Natl. Acad. Sci. USA Volume: 114 Pages: 3121, 3126
  • DOI: 10.1073/pnas. 1701464114
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Regulatory mechanisms and cellular functions of non-centrosomal microtubules. (2017)
  • Author(s): Nishita, M., Satake, T., Minami, Y., Suzuki, A.
  • Journal Title: J. Biochem. Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1093/jb/mvx018
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] ROR1 is essential for proper innervation of auditory hair cells and hearing in humans and mice. (2016)
  • Author(s): Diaz-Horta, O., Abad, C., Sennaroglu, L., Foster II, J., DeSmidt, A., Bademci, G., Tokgoz-Yilmaz, S., Duman, D., Cengiz, F. B., Grati, M., Fitoz, S., Liu, X-Z., Farooq, A., Imtiaz, F., Currall, B. B., Morton, C. C., Nishita, M., Minami, Y., Lu, Z., Walz, K., Tekin, M.
  • Journal Title: Proc. Natl. Acad. Sci. USA Volume: 113 Pages: 5993, 5998
  • DOI: 10.1073/pnas.1522512113
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Rorファミリー受容体型チロシンキナーゼは脳損傷に伴うアストロサイトの応答を制御する (2016)
  • Author(s): 遠藤 光晴、大田 絢斗、小林 千穂、大西 怜子、南 康博
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（横浜）
  • Year and Date: 2016-11-30 – 2016-12-02
• [Presentation] IFT20はゴルジ体における微小管形成を促進することでRor2シグナル依存的ながん細胞浸潤を制御する (2016)
  • Author(s): 西田 満、西尾 忠、紙崎 孝基、内匠 透、大谷 浩、南 康博
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（横浜）
  • Year and Date: 2016-11-30 – 2016-12-02
  • Invited
• [Presentation] がん細胞浸潤におけるRor2受容体型チロシンキナーゼの新たな機能 (2016)
  • Author(s): 佐事 武、西尾 忠、紙崎 孝基、西田 満、南 康博
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（横浜）
  • Year and Date: 2016-11-30 – 2016-12-02
• [Presentation] Ror2受容体型チロシンキナーゼのがんー胎児タンパク質としての機能 (2016)
  • Author(s): 南 康博、西田 満
  • Organizer: 第75回日本癌学会総会学術総会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（横浜）
  • Year and Date: 2016-10-06 – 2016-10-08
  • Invited
• [Presentation] エピジェネティック機構を介した受容体型チロシンキナーゼRor2の発現誘導によるアストロサイトの細胞周期制御 (2016)
  • Author(s): 遠藤 光晴、小林 千穂、グリジャハン オブリカスム、南 康博
  • Organizer: 第59回日本神経化学会大会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場（福岡）
  • Year and Date: 2016-09-08 – 2016-09-10
• [Remarks] 細胞生理学分野研究室ホームページ
  • URL: http://www.med.kobe-u.ac.jp/medzoo/