2017 Fiscal Year Research-status Report
Unconventional secretion mechanism of transglutaminase involving exosomes and two types of fatty acylations
| Project/Area Number |
17K15121
|
|---|
| Research Institution | Kyushu University |
|---|
Principal Investigator |
柴田 俊生 九州大学, 理学研究院, 助教 (00614257)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | エクソソーム / 脂質修飾 / トランスグルタミナーゼ / タンパク質分泌 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
タンパク質の架橋反応を触媒するトランスグルタミナーゼ (TG) は、皮膚形成や血液凝固、細胞内シグナル伝達など細胞内外の生体防御や恒常性維持において必須の酵素である。哺乳類には8種類のTG遺伝子がゲノム中に存在しており、それぞれが異なる局在と役割を果たしている一方で、キイロショウジョウバエでは1種類の遺伝子のみで細胞内外で複数の生理機能を果たしている。しかしながら、分泌に必要な情報（N末端分泌シグナル配列）はハエTGには存在しておらず、細胞外分泌の機構は不明であった。本研究では、TGの分泌機構を解き明かすことを目的とした。まず、選択的スプライシングによって生じる2種類のTG (TG-AおよびTG-B) のうち、TG-AのN末端部分に、2種類の脂質修飾（N-ミリストイル化およびS-パルミトイル化）を受けていることが明らかとなった。また、TG-Aは両脂質修飾依存的に後期エンドソームへ輸送されること、加えて、カルシウムシグナリングにより細胞外小胞であるエクソソームに内包された状態で分泌されることが判明した。分泌されたTG-Aは、細菌への結合性を示し、さらにはハエ血球への取り込みも確認されたことから、生体防御や細胞間コミュニケーションに関わっている可能性が示された。TG-Aのように脂質修飾された細胞内タンパク質がエクソソームを介して分泌されるという報告は皆無であり、既知の分泌シグナルによらない新たなタンパク質分泌についての研究分野発展につながると考える。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ハエのトランスグルタミナーゼのうち、TG-AにはN-ミリストイル化およびS-パルミトイル化の2種類の脂質修飾が施されていることが判明した。さらに両修飾により、TG-Aは後期エンドソームと呼ばれるエクソソームの形成と分泌に必要な細胞内小胞に運ばれることを見出した。その後TG-Aは、カルシウムシグナリングによりエクソソームとして細胞外に分泌されることが明らかとなった。以上の発見により全体計画における目標はおおむね達成され、本研究成果は2017年5月に米国のJournal of Biological Chemistry誌に掲載された。また、ハエTGの生理機能と本研究で推進してきたTG-Aの分泌機構に関する総説を執筆し、2018年3月にJournal of Biochemisry誌に掲載された。
|
| Strategy for Future Research Activity |
ハエTGは、細菌感染時の体液凝固反応や、腸管上皮の抗菌ペプチド産生経路の制御に関与している。ゲノム編集技術を用いて、TG-AまたはTG-Bのみを欠損したハエや培養細胞を作出し、両者の機能の違いを感染応答を元にして調べる予定である。加えて、脂質修飾によるTG-Aのエクソソームへの輸送機構を分子レベルで行う。特に、脂質修飾の内、S-パルミトイル化酵素については未同定である。ハエに存在する22種類の本酵素からTG-Aの分泌に関与する酵素をスクリーニングし、S-パルミトイル化と分泌の関係について迫る予定である。本年度はBioIDと呼ばれるタンパク質相互作用解析法の構築が完了したため、現在はTG-Aと相互作用するS-パルミトイル化酵素の特定を進めている。さらに、哺乳細胞を用いた実験からも、TGが脂質修飾を受け、細菌感染依存的に分泌されることが確認された。哺乳類においてもTGの細胞内局在化や分泌機構は充分には明らかにされていないため、ハエと哺乳細胞を用いた研究を並行して推進していくことで、生物種によらない新しい分泌経路の提案を行いたい。
|
Research Products
(9 results)
