蛋白分解系によるWNKシグナル調節機構の解明

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16H05314
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 蘇原 映誠 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 准教授 (90510355)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 塩分感受性 / WNKキナーゼ

Outline of Annual Research Achievements

Cullin3/KLHL3複合体がWNKキナーゼを捕捉し、WNKキナーゼのユビキチン化を介して分解し、腎臓内でのWNKキナーゼ分解障害によるWNK蛋白増加が下流のWNK-OSR1/SPAK-NaCl共輸送体（NCC）シグナル系の過剰亢進を起こして、偽性低アルドステロン症II型の高血圧の原因となることを明らかにした。さらに常染色体優性遺伝形式を呈するKLHL3の発症メカニズムが、KLHL3の２量体形成によって、異常なkelch repeatをKLHL3が一つでもあるとWNKを捉えられなくなるというdominant negative effectによって優性遺伝型で発症することを明らかにした。( Mol Cell Biol. 2017)。さらにWNK4ノックアウトマウスが肥満抵抗性であることを、3T3-L1細胞においてWNK4が脂肪細胞分化に伴い強力に誘導され、WNK4抑制は培養細胞における脂肪滴蓄積を障害することを発見し、WNK4がメタボリック症候群の鍵分子になりうることを報告した（EBioMed 2017）。また、腎性尿崩症の治療を検討するためにAQP2水チャネルの制御機構についての研究を行い、Wnt5aがカルシニューリン活性化を通じて、cAMPを介さないAQP2活性化機序を有し、腎性尿崩症の新しい治療薬になりうる事を示した(Nat Commun. 2016)。また、腎臓近位尿細管細胞は、塩分負荷により、IFNγ受容体の発現減少を介して、下流のJAK1/STAT1シグナルが抑制され、IFNγ誘導性のケモカインの発現を直接的に抑制することを示した（Sci Rep. 2017）。またKLHL2ノックアウトマウスを作成し、生体においてWNKキナーゼを分解する機能を有することを明らかにした(BBRC 2017).

Current Status of Research Progress

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

Reason

英文誌９報を報告し、順調に計画は進行している。

Strategy for Future Research Activity

遺伝性高血圧疾患において新規に発見されたKLHL3とCullin3によるWNK分解系の発現部位や調節機構といった基本事項から、エピジェネティック制御まで幅広く行い、蛋白分解系による新規WNKシグナル制御機構の未知なる生理的役割と機能を詳細に明らかにする。また、生体での本制御系の破綻がもたらす病態を探求するためKLHL2,3およびCullin3遺伝子改変マウスの作成と解析ができており、さらに研究を発展させ、WNKシグナルに関わる遺伝子改変マウスを駆使して腎臓以外の臓器や病態での新たなWNKシグナルの機能探求を明らかにし、塩分感受性と臨床的に関連ある項目について検討を加えていく。特に、現在、骨格筋、免疫細胞、心臓については、すでに検討を行なっている、
さらに脂肪細胞においては、我々が発見した脂肪分化作用への分子メカニズム的な詳細を明らかにして、WNKシグナル
の新規の基質や下流分子を同定することを目指す。新規の下流ネットワークが明らかになれば、それに対して阻害薬スクリーニングを行い、臨床への発展も目指していきたい。

Research Products

• [Journal Article] KLHL3 Knockout Mice Reveal the Physiological Role of KLHL3 and the Pathophysiology of Pseudohypoaldosteronism Type II Caused by Mutant KLHL3. (2017)
  • Author(s): Sasaki E, Susa K, Mori T, Isobe K, Araki Y, Inoue Y, Yoshizaki Y, Ando F, Mori Y, Mandai S, Zeniya M, Takahashi D, Nomura N, Rai T, Uchida S, Sohara E.
  • Journal Title: Mol Cell Biol. Volume: 37 Pages: e00508-16.
  • DOI: 10.1128/MCB.00508-16.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Salt suppresses IFNγ inducible chemokines through the IFNγ-JAK1-STAT1 signaling pathway in proximal tubular cells. (2017)
  • Author(s): Arai Y, Takahashi D, Asano K, Tanaka M, Oda M, Ko SBH, Ko MSH, Mandai S, Nomura N, Rai T, Uchida S, Sohara E.
  • Journal Title: Sci Rep. Volume: 7 Pages: 46580
  • DOI: 10.1038/srep46580.
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Impaired degradation of medullary WNK4 in the kidneys of KLHL2 knockout mice. (2017)
  • Author(s): Kasagi Y, Takahashi D, Aida T, Nishida H, Nomura N, Zeniya M, Mori T, Sasaki E, Ando F, Rai T, Uchida S, Sohara E.
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun. Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2017.04.068.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Comprehensive genetic testing approach for major inherited kidney diseases, using next-generation sequencing with a custom panel. (2017)
  • Author(s): Mori T, Hosomichi K, Chiga M, Mandai S, Nakaoka H, Sohara E, Okado T, Rai T, Sasaki S, Inoue I, Uchida S.
  • Journal Title: Clin Exp Nephrol. Volume: 21 Pages: 63-75
  • DOI: 10.1007/s10157-016-1252-1.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] WNK4 is an Adipogenic Factor and Its Deletion Reduces Diet-Induced Obesity in Mice. (2017)
  • Author(s): Takahashi D, Mori T, Sohara E, Tanaka M, Chiga M, Inoue Y, Nomura N, Zeniya M, Ochi H, Takeda S, Suganami T, Rai T, Uchida S.
  • Journal Title: EBioMedicine. Volume: 18 Pages: 118-127
  • DOI: 10.1016/j.ebiom.2017.03.011.
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Calcineurin inhibitors block sodium-chloride cotransporter dephosphorylation in response to high potassium intake. (2017)
  • Author(s): Shoda W, Nomura N, Ando F, Mori Y, Mori T, Sohara E, Rai T, Uchida S.
  • Journal Title: Kidney Int. Volume: 91 Pages: 402-411
  • DOI: 10.1016/j.kint.2016.09.001.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Loop diuretics affect skeletal myoblast differentiation and exercise-induced muscle hypertrophy. (2017)
  • Author(s): Mandai S, Furukawa S, Kodaka M, Hata Y, Mori T, Nomura N, Ando F, Mori Y, Takahashi D, Yoshizaki Y, Kasagi Y, Arai Y, Sasaki E, Yoshida S, Furuichi Y, Fujii NL, Sohara E, Rai T, Uchida S.
  • Journal Title: Sci Rep. Volume: 7 Pages: 46369.
  • DOI: 10.1038/srep46369.
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Wnt5a induces renal AQP2 expression by activating calcineurin signalling pathway. (2016)
  • Author(s): Ando F, Sohara E, Morimoto T, Yui N, Nomura N, Kikuchi E, Takahashi D, Mori T, Vandewalle A, Rai T, Sasaki S, Kondo Y, Uchida S.
  • Journal Title: Nat Commun. Volume: 7 Pages: 13636.
  • DOI: 10.1038/ncomms13636.
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Effects of diuretics on sodium-dependent glucose cotransporter 2 inhibitor-induced changes in blood pressure in obese rats suffering from the metabolic syndrome. (2016)
  • Author(s): Rahman A, Kittikulsuth W, Fujisawa Y, Sufiun A, Rafiq K, Hitomi H, Nakano D, Sohara E, Uchida S, Nishiyama A.
  • Journal Title: J Hypertens. Volume: 34 Pages: 893-906.
  • DOI: 10.1097/HJH.0000000000000871.
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Development of a Customized Diagnostic Panel for Targeted Exome Sequencing of Polycystic Kidney Diseases. (2016)
  • Author(s): Fujimaru T, Mori T, Mandai S, Chiga M, Kikuchi H, Ando F, Mori Y, Nomura N, Naito S, Okado T, Rai T, Uchida S, Sohara E.
  • Organizer: The 49th Annual Meeting of American Society of Nephrology
  • Place of Presentation: Chicago（米国）
  • Year and Date: 2016-11-18 – 2016-11-18
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Targeted Metabolomic Analysis of Kidney from the Subtotal Nephrectomy Mouse Model of Chronic Kidney Disease. (2016)
  • Author(s): Kikuchi H, Nomura N, Minamishima Y, Rai T, Uchida S, Sohara E.
  • Organizer: The 49th Annual Meeting of American Society of Nephrology
  • Place of Presentation: Chicago（米国）
  • Year and Date: 2016-11-18 – 2016-11-18
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Generation of p62/SQSTM1 (p62) KO Cell Lines Using CRISPR/Cas9 -The Role of p62 on WNK1 Regulation by Changes of Extracellular Potassium Concentration (2016)
  • Author(s): Mori Y, Mandai S, Mori T, Sohara E, Rai T, Uchida S.
  • Organizer: The 49th Annual Meeting of American Society of Nephrology
  • Place of Presentation: Chicago（米国）
  • Year and Date: 2016-11-18 – 2016-11-18
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Generation and Analysis of KLHL3 Knockout Mice. (2016)
  • Author(s): Sasaki E, Susa K, Mori T, Isobe K, Araki Y, Inoue Y, Rai T, Uchida S, Sohara E.
  • Organizer: The 49th Annual Meeting of American Society of Nephrology
  • Place of Presentation: Chicago（米国）
  • Year and Date: 2016-11-18 – 2016-11-18
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Calcineurin Rapidly Dephosphorylates Sodium-ChlorideCotransporter in Response to High Potassium Intake. (2016)
  • Author(s): Shoda W, Nomura N, Ando F, Mori Y, Mori T, Sohara E, Rai T, Uchida S.
  • Organizer: The 49th Annual Meeting of American Society of Nephrology
  • Place of Presentation: Chicago（米国）
  • Year and Date: 2016-11-18 – 2016-11-18
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] WNK4 regulates adipocyte differentiation in 3T3-L1 cells. (2016)
  • Author(s): Takahashi D, Mori T, Sohara E, Chiga M, Inoue Y, Nomura N, Zeniya M, Rai T, Uchida S.
  • Organizer: The 49th Annual Meeting of American Society of Nephrology
  • Place of Presentation: Chicago（米国）
  • Year and Date: 2016-11-18 – 2016-11-18
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Drug Repositioning Screening for Keap1-Nrf2 Binding Inhibitors Using Fluorescent Correlation Spectroscopy. (2016)
  • Author(s): Yoshizaki Y, Sohara E, Mori T, Kikuchi E, Takahashi D, Zeniya M, Araki Y, Mori Y, Ando F, Rai T, Uchida S.
  • Organizer: The 49th Annual Meeting of American Society of Nephrology
  • Place of Presentation: Chicago（米国）
  • Year and Date: 2016-11-18 – 2016-11-18
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The proteasome inhibitor bortezomib attenuates renal fibrosis in mice. (2016)
  • Author(s): Zeniya M, Mori T, Yui N, Nomura N, Chiga M, Sohara E, Rai T, Uchida S.
  • Organizer: The 49th Annual Meeting of American Society of Nephrology
  • Place of Presentation: Chicago（米国）
  • Year and Date: 2016-11-18 – 2016-11-18
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 腎性尿崩症治療を目指したAQP2 細胞内局在制御機構の解明. (2016)
  • Author(s): 蘇原映誠
  • Organizer: 第43回日本神経内分泌学会学術集会
  • Place of Presentation: アクトシティ浜松コングレスセンター（静岡県、浜松市）
  • Year and Date: 2016-10-15 – 2016-10-15
  • Invited
• [Presentation] 次世代シークエンサーを用いた遺伝性腎疾患の解析 (2016)
  • Author(s): 蘇原映誠, 森崇寧, 内田信一
  • Organizer: 第４６回日本腎臓学会東部学術大会
  • Place of Presentation: 京王プラザホテル（東京都、新宿区）
  • Year and Date: 2016-10-08 – 2016-10-08
  • Invited
• [Presentation] 次世代シークエンサー時代の高血圧研究の実際 (2016)
  • Author(s): 蘇原映誠
  • Organizer: 第３９回日本高血圧学会総会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県、仙台市）
  • Year and Date: 2016-10-01 – 2016-10-01
  • Invited