2021 Fiscal Year Research-status Report
Control of neurite development by a novel SUMOylation-regulating mechanism
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18K06491
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
秋山 博紀 早稲田大学, 人間科学学術院, その他(招聘研究員) (40568854)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
榊原 伸一 早稲田大学, 人間科学学術院, 教授 (70337369)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | SUMO化 / SENP5 / 神経発生 / 突起伸長 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
SUMO化はタンパク質機能を制御する可逆的な翻訳後修飾の一種であり，がんや神経変性疾患などとの関連も指摘され，注目を集めている。しかし，神経系発生過程におけるSUMO化の機能の詳細は不明である。我々は，新規に同定したSENP5のペプチダーゼ活性欠失型アイソフォームが脱SUMO化を阻害することを見出した。神経突起発達が盛んな胎生後期の脳には，従来型・活性欠失型双方のSENP5が発現しており，このふたつのアイソフォームによる拮抗的SUMO化調節によって突起発達が制御される可能性がある。本研究課題ではこの新規SUMO化調節を介した神経突起発達制御機構の詳細解明を目指しており，昨年度までに，従来型・活性欠失型SENP5のノックダウン，強制発現により神経突起発達ならびに大脳皮質発生が制御されること，さらに，従来型/活性欠失型SENP5によりDrp-1の脱SUMO化/SUMO化が亢進すること，また，ミトコンドリアが長く/短くなることを示した。今年度は，SENP5によるミトコンドリア動態調節の分子機構の解明を目指した。
Drp-1-KO HeLa細胞にDrp-1-WTおよびDrp-1-4KR（SUMO化不全変異体）を発現させ，従来型/活性欠失型SENP5の影響を解析した。結果，SENP5によるミトコンドリア動態調節がDrp-1-4KR発現細胞で消失した。すなわち，SENP5によるミトコンドリア動態調節がDrp-1のSUMO化状態を制御することで行われていることが示された。また，このミトコンドリア動態調節過程にSENP5によるDrp-1のUbiquitin化および小胞体との相互作用が関与することを示唆する結果を得た。これまでの成果をまとめ，国際誌上で公表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初の予定通り，SENP5依存的なSUMO化調節を受け，大脳皮質発生および神経突起発達を制御する分子としてDrp1を同定した。しかし，COVID-19の影響から2021年度の実験が制限されたため，小胞体との相互作用を含んだ，SENP5依存的なミトコンドリア動態調節機構の詳細解明まで至らなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
SENP5がどのようにしてDrp-1と小胞体との相互作用に影響を及ぼし，ミトコンドリア形態調節を制御するか，その詳細なメカニズムを明らかにする。また，2021年度までの知見から，SENP5はDrp-1以外の基質を介して小胞体およびミトコンドリアの形態調節に影響を及ぼす可能性が示唆されるため，この基質の同定を試みる。
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| Causes of Carryover |
今年度もCOVID-19の影響から実験に制限が生じ，本研究課題の延長ならびに次年度使用額が生じた。これらの費用は計画通り，SUMO化制御の確認および皮質発生・突起発達制御の分子メカニズム詳細解明のための実験，具体的には「今後の研究の推進方針」に記載した研究を遂行するための実験に使用する予定である。
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Research Products
(1 results)
