細胞膜修復に関わるADP-リボシル化修飾酵素の探索およびその細胞内機序の解明

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K06903
• Research Institution: Doshisha Women's College of Liberal Arts
• Principal Investigator: 間下 雅士 同志社女子大学, 薬学部, 助教 (30738886)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: ADP-リボシル化 / 細胞膜修復

Outline of Annual Research Achievements

ADP-リボシル化は筋肉細胞のタンパク翻訳後修飾の一つでありADP-リボシル化修飾酵素が標的タンパク質にADP-リボースを付加することで、そのタンパク質の機能が変化することで生理機能を発揮する。ADP-リボシル化修飾反応は細胞膜表面にADP-リボシル化修飾酵素であるADP-ribosyl-transferase1 (ART1) が、標的タンパク質のアルギニン残基にADPリボースを付加することで生じ、ADP-ribosylarginine-hydrolase1 (ARH1)でADP-リボースが加水分解されることで終結する。Trim72は筋肉及び心筋細胞に存在する筋特異的タンパク質であり筋損傷後の細胞膜再構築に作用する。C2C12 (Mouse myoblast cell line) 細胞は、低栄養条件下myotubeに分化しTrim72を発現する。ARH1欠損マウスの研究によりTrim72がART1によりADP-リボシル化されると細胞膜修復が抑制されることが明らかとなっているが、詳しい作用機序は解明されていない。そこで本研究は、細胞膜修復抑制機構を解明することを目的とする。
HEK細胞にTrim72およびART1を発現させると、Trim72のADP-リボシル化修飾が促進した。ストレプトリジン-O (SLO) により細胞膜に障害を加えると、Trim72が膜周辺へ移行した。一方で、ART1を共発現させるとTrim72が、細胞膜への移行が抑制された。これらの結果から、ART1によるTrim72のADP-リボシル化修飾反応は、細胞膜修復を担うエキソサイトーシスを抑制することで、細胞膜修復を抑制することが示唆された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

Trim72の細胞内局在がART1によるADP-リボシル化レベルによって調節されていることを明らかにできた。

Strategy for Future Research Activity

ART1によるTrim72のADP-リボシル化が、細胞膜修復を担うエキソサイトーシスを抑制する分子メカニズムを解明する。
免疫沈降法やプルダウンアッセイを用いてTrim72と相互作用するタンパク質、例えばカベオリンとの結合がTrim72のADP-リボシル化レベルによって変化するのかを調べる。

Causes of Carryover

研究を進めていくうえで必要に応じて研究費を執行し予定通りの研究を進めていった。残額が少額だったため、未使用額として記載した。

Research Products

• [Journal Article] Minireview: Divergent roles of α7 nicotinic acetylcholine receptors expressed on antigen-presenting cells and CD4+ T cells in the regulation of T cell differentiation (2020)
  • Author(s): Mashimo Masato、Fujii Takeshi、Ono Shiro、Moriwaki Yasuhiro、Misawa Hidemi、Kawashima Koichiro
  • Journal Title: International Immunopharmacology Volume: 82 Pages: 106306～106306
  • DOI: 10.1016/j.intimp.2020.106306
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] α7 nAChRs expressed on antigen presenting cells are insensitive to the conventional antagonists α-bungarotoxin and methyllycaconitine (2020)
  • Author(s): Mashimo Masato、Takeshima Shiori、Okuyama Hiromi、Matsurida Ayako、Murase Mami、Ono Shiro、Kawashima Koichiro、Fujii Takeshi
  • Journal Title: International Immunopharmacology Volume: 81 Pages: 106276～106276
  • DOI: 10.1016/j.intimp.2020.106276
  • Peer Reviewed
• [Presentation] マウス腹腔内マクロファージにおけるアセチルコリン受容体の生理的役割の解明 (2020)
  • Author(s): 大東 茉利奈、間下 雅士、藤井 健志
  • Organizer: 日本薬学会 第140年会
• [Presentation] ポリADPリボシル化酵素PARP-1によるDNA修復―W589残基の共同的分子間相互作用に基づくDNA修復のフィードバック機構 (2020)
  • Author(s): 根木 滋、鶴田 みどり、奥永 望月、間下 雅士
  • Organizer: 日本薬学会 第140年会
• [Presentation] ヒトマクロファージU937細胞における海馬由来コリン作動性神経刺激ペプチドHCNPの抗炎症作用の解明 (2020)
  • Author(s): 村上 加奈、井上 安里紗、間下 雅士、藤井 健志
  • Organizer: 日本薬学会 第140年会
• [Presentation] PARP14による大腸癌の増殖に関与するEP4受容体の発現調節機構の解明 (2020)
  • Author(s): 森 愛実、清水 未来華、藤野 裕道、藤井 健志、間下 雅士
  • Organizer: 日本薬学会 第140年会
• [Presentation] ナイーブ CD4+ Th 細胞上に発現する α7 ニコチン性アセチルコリン受容体は Th 細胞の分化を促進する (2020)
  • Author(s): 南 和沙、間下 雅士、藤井 健志、小野 史郎、川島 紘一郎
  • Organizer: 日本薬学会 第140年会
• [Presentation] ヒト結腸がんHCA-7細胞においてインターロイキン4はEP4プロスタノイド受容体発現を抑制する (2019)
  • Author(s): 北川 加奈1、濱口 綾花、間下 雅士、Regan John W.、福島 圭穣、藤野 裕道
  • Organizer: 第93回 日本薬理学会
• [Presentation] PARP1 inhibitors alleviate injury in ARH3-deficient mice and human cells (2019)
  • Author(s): 山和正, 間下雅士, Bu Xiangning, 加藤治郎, 石渡-遠藤広子, Stevens Linda A, 笠松厚志, Wolfe Lynne A, Toro Camilo, Adams David, Markello Thomas, Gahl William A, Moss Joel
  • Organizer: 第92回日本生化学会大会
• [Presentation] Patients with a gene encoding a truncated ADP-ribosyl-acceptor hydrolase 3 exhibit a progressive neurodegenerative phenotype (2019)
  • Author(s): Masato Mashimo, Xiangning Bu, Kazumasa Aoyama, Jiro Kato, Hiroko Ishiwata-Endo, Linda A. Stevens, Atsushi Kasamatsu, Lynne A. Wolfe, Camilo Toro, David Adams, Thomas Markello, William A. Gahl, Joel Moss
  • Organizer: 第42回分子生物学会年会
  • Invited
• [Presentation] 免疫細胞のα7 ニコチン性アセチルコリン受容体によるT 細胞分化への二重的調節 ―α7 nAChR は、抗原提示細胞とCD4+ T 細胞に異なる作用を示す― (2019)
  • Author(s): 間下雅士、村瀬真実、藤井健 志、小野史郎、奥山洋美、森脇康博、三澤日出巳、川島紘一郎
  • Organizer: 第69回 日本薬学会関西支部総会・大会
• [Presentation] PARP1 依存的EGFR のエンドサイトーシス促進機構の解明 (2019)
  • Author(s): 小林愛花1、藤野裕道2、川村暢幸1、和田戈 虹1、和田 洋3、藤井健志1、間下雅士
  • Organizer: 第69回 日本薬学会関西支部総会・大会
• [Presentation] PARP1 依存的初期エンドソームタンパク質の解離メカニズムの解明 (2019)
  • Author(s): 両角茜音1、延山明理1、根木 滋1、川村暢幸1、和田戈 虹1、和田 洋2、藤井健志1、間下雅士
  • Organizer: 第69回 日本薬学会関西支部総会・大会
• [Presentation] Masato Mashimo, Xiangning Bu, Kazumasa Aoyama, Jiro Kato, Hiroko Ishiwata-Endo, Linda A. Stevens, Atsushi Kasamatsu, Lynne A. Wolfe, Camilo Toro, David Adams, Thomas Markello, William A. Gahl, Joel Moss (2019)
  • Author(s): Truncated dysfunctional ARH3 mutant exhibits PARP1-dependent progressive neurodegeneration phenotype in humans
  • Organizer: 第66回日本生化学会近畿支部例会