2018 Fiscal Year Research-status Report
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18K05434
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
永田 紅 京都大学, 農学研究科, 特別研究員(RPD) (70401213)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 一次繊毛 / ABCタンパク質 / コレステロール |
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| Outline of Annual Research Achievements |
一次繊毛は、ほとんどの細胞に存在する細胞膜の突起構造であり、外部環境を感知して細胞内部に情報を伝達するアンテナ様のオルガネラである。一次繊毛の形成異常や機能不全は、網膜色素変性、多発性嚢胞腎、内臓逆位など多様な症状を呈する「繊毛病」を引き起こす。一次繊毛膜のタンパク質や脂質組成は細胞体のそれとは異なっているが、その制御機構、とくに脂質分布については不明な点が多い。最近、血清刺激によってPI(4)PやPI(4,5)P2などの脂質分布が変化することで、一次繊毛の先端が千切れて小胞が放出されること、この現象が一次繊毛の解体と細胞分裂のトリガーとなることが報告され、一次繊毛膜における脂質動態が注目を集めている。
我々は、ウェルシュ菌産生毒素由来プローブD4を用いた染色により、一次繊毛の先端にコレステロールが濃縮している様子を観察した。またコレステロールやホスファチジルエタノールアミンなどの膜脂質動態に関わるいくつかのABCタンパク質(ATP-binding cassette protein)が一次繊毛の先端や軸糸に局在することを見出した。ABCタンパク質の中には、薬剤や脂質を細胞外へ排出するトランスポーターとしての機能のほかに、脂質二重層の内葉から外葉へと脂質をひっくりかえすフロッパーゼとしての機能をもつものが知られている。我々は、ABCタンパク質が時間的・空間的に膜脂質の分布を制御して一次繊毛の形成や機能の調節に寄与していると考え、その制御機構の解明を目指している。現在、ABCタンパク質のノックダウン細胞、ノックアウト細胞を用いた評価を行っている。細胞膜の変形を伴う局所において、ABCタンパク質が時間的・空間的に適切に機能する重要性を示すことは、種々の繊毛病の病因解明・治療に寄与すると期待され、生物学的のみならず臨床的にも意義深い。
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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
現在までにABCタンパク質による一次繊毛膜の局所的な脂質分布制御についての報告はない。本研究において、コレステロールなどの脂質輸送に関わるABCタンパク質が、一次繊毛膜の先端や軸糸に局在することを見出した。外因性、内在性それぞれについて、ABCタンパク質の局在性を検討した。また、血清刺激の有無による局在性の変化についても調べている。さらに、ABCタンパク質ノックアウト細胞株を作成し、一次繊毛の形成、伸張の評価を行っている。以上、研究はおおむね順調に進展していると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
コレステロール、ホスファチジルエタノールアミンなどの脂質プローブや、抗PIP2抗体などを用いて、一次繊毛における膜脂質の分布を検討する。また、血清刺激、シアーストレス、浸透圧変化など一次繊毛が晒される生理条件における、膜脂質の分布変化、ABCタンパク質の分布変化について検討する。さらに、全反射照明蛍光顕微鏡を用いた1分子イメージングによって、一次繊毛膜上でのABCタンパク質分子の挙動を観察し、それらの多量体化状態を明らかにする。
以上の計画推進により、一次繊毛におけるABCタンパク質の機能解明を目指す。
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