Control of neurite development by a novel SUMOylation-regulating mechanism

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K06491
• Research Institution: Waseda University
• 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)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 榊原 伸一 早稲田大学, 人間科学学術院, 教授 (70337369)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: SUMO化 / SENP / 神経発生

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によるDrp-1の脱SUMO化/SUMO化によってミトコンドリアが長く/短くなることを示した。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。
今年度は，SENP5と同様にアイソフォーム間で競合的に神経系発生を制御し得る分子を探索した。SENPファミリーのひとつであるSENP7のLong formがHP1への結合能を有するのに対し，そのShort formは結合能を欠失していることを明らかにした。HP1は幹細胞から神経細胞への分化に関与することが報告されており，今年度得られた結果は，脱SUMO化酵素SENP7の従来型・結合能欠失型アイソフォームによるエピジェネティックな調節を介した発生過程の制御の可能性を示唆するものである。