Analysis of physiological function and activation mechanism of atypical small GTPases

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17K07351
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Functional biochemistry
• Research Institution: Meiji Pharmaceutical University
• Principal Investigator: Kontani Kenji 明治薬科大学, 薬学部, 教授 (30302615)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 荒木 信 明治薬科大学, 薬学部, 助教 (20552904)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 低分子量Gタンパク質 / リソソーム / エンドサイトーシス / ノックアウトマウス / 胚発生 / BMP

Outline of Final Research Achievements

ARL8 is an atypical small GTPase and involved in lysosomal function. In this study, using ARL8b-knockout mice, we found that ARL8 is important for the development of dorsal structures of the neural tube in mouse embryos. In addition, ARL8b-knockout embryos showed up-regulation of BMP signaling in the neural fold at E9.0. Considering the importance for BMP signaling during dorsal development, our findings suggest that loss of ARL8b results in defects in lysosomal degradation of endocytosed BMP receptors causing up-regulation of BMP signaling, thereby leading to the abnormal development of dorsal structures of the neural tube.

Free Research Field

生化学、細胞生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

低分子量Gタンパク質はヒトでは150種類以上存在し、これまで主に培養細胞を用いた解析からシグナル伝達系を初めとした細胞応答における重要性が明らかにされてきた。しかし、多くの低分子量Gタンパク質に関して、個体レベルでの役割はあまり分かっていない。この点に関して本研究は、これまでの研究代表者らの研究成果と合わせて、ARL8の哺乳動物個体における生理的役割を世界で初めて明らかにした点で学術的な意義がある。またこれらの知見は、ARL8の機能をコントロールすることにより、個体レベルでリソソーム機能を制御できる可能性を示唆しており、リソソームを標的とする薬剤の開発にも繋がりうる研究成果と考えられる。