2018 Fiscal Year Research-status Report
Unconventional secretion mechanism of transglutaminase involving exosomes and two types of fatty acylations
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17K15121
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
柴田 俊生 九州大学, 理学研究院, 助教 (00614257)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | エクソソーム / 脂質修飾 / トランスグルタミナーゼ / パルミトイル化 / ミリストイル化 |
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| 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、TGは選択的RNAスプライシングにより2種類の産物 (TG-AおよびTG-B)が産生されることを見出した。さらに、これらのうちTG-AのN末端部分には、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と呼ばれる細胞内オルガネラへと輸送されること、加えて、細菌感染など外来の刺激に応じ、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。さらに分泌されたTG-Aは、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。
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| 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。以上の研究成果は2017年度に達成され、The Journal of Biological Chemistry誌に掲載された。現在は研究をさらに発展させるため、ハエ個体を用いた実験系の構築やS-パルミトイル化に関与する酵素の同定、脂質修飾によるエクソソーム内包機構の解析を進めている。
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| 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。現在はゲノム編集技術を用いて、TG-AまたはTG-Bのみを発現させ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ている。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予定である。特に脂質修飾によるタンパク質のエクソソームへの内包機構は前例がほとんどなく、その分子機構は不明のままである。2019年度は、S-パルミトイル化されたTG-Aに特異的に相互作用するタンパク質をBioIDと呼ばれるタンパク質相互作用解析法により調べる予定である。また、TG-Aに特有のアミノ酸配列を各種タンパク質に融合させると、そのタンパク質は細胞外にエクソソームとして分泌されることが判明した。今後はそのアミノ酸配列を改変し、より効率よくエクソソームの分泌が促される変異体をスクリーニングする予定である。
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Research Products
(2 results)
