2019 Fiscal Year Annual Research Report
Studies on the functions and intracellular transport mechanisms of lipids involved in the formation of cell membrane structure
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19H03227
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
池ノ内 順一 九州大学, 理学研究院, 教授 (10500051)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | タイトジャンクション / 細胞膜 / クローディン / コレステロール / スフィンゴミエリン / αカテニン / 上皮細胞 / バリア機能 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
上皮細胞には、外界からの栄養吸収を担う細胞膜構造である微絨毛や上皮細胞同士の結合や情報伝達の場として機能する細胞接着装置などの細胞膜構造が存在する。近年、これらの細胞膜構造を構成する膜タンパク質の同定が進んだものの、脂質と膜タンパク質が集合体を形成し、細胞膜構造の形成に至る過程はほとんど明らかになっていない。申請者はこれらの膜構造形成において、膜タンパク質の集合・離散の制御にスフィンゴミエリンやコレステロールなどの脂質が重要な役割を果たしていることを見出した。本研究提案では、上皮細胞における細胞膜構造形成を可能にする細胞内でのスフィンゴミエリンやコレステロールの機能や輸送・局在化の分子機構の解明を通して細胞膜構造の構築メカニズムの解明を目指している。申請者は,これまでの研究において、スフィンゴミリンがアピカル膜の微絨毛に集積することを見出した。しかしながら、なぜアピカル膜においてスフィンゴミエリンが集積した状態で分布するのかは全く明らかではない。そこで微絨毛の制御機構を理解する上で、アピカル膜のスフィンゴミエリン量の調節やアピカル膜へのスフィンゴミエリンの極性輸送機構の解明が重要であると考え、上皮細胞におけるスフィンゴミエリンの極性輸送経路を可視化するツールの開発を行った。具体的にはスフィンゴミエリンに結合するタンパク質Lyseninに分泌シグナル配列とGFPを融合し（SS-GFP-Lysと命名）、培養上皮細胞に発現させたところ、SS-GFP-Lysは主にトランスゴルジネットワークに集積し、さらに細胞内小胞が可視化されることを見出した。さらにSS-GFP-Lys陽性の細胞内小胞はGPIアンカータンパク質と共局在し、アピカル側の培地に分泌されることを確認した。またスフィンゴミエリンの合成を抑制する化合物Myriocinによって確かにGFPのシグナルは減弱することを確認した。
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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
上皮細胞においてスフィンゴミエリンの輸送過程を可視化する方法を確立することに成功し、予備的なスクリーニングによって、スフィンゴミエリンの輸送に影響を及ぼすシグナル伝達経路を同定できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
スフィンゴミエリンの輸送過程を可視化した上皮細胞において、400種類の阻害剤化合物ライブラリーを用いたスクリーニングを行い、いくつかのシグナル伝達経路がスフィンゴミエリンの極性輸送に影響を及ぼすことを見出した。今後は、これらのシグナル伝達経路がどのように、スフィンゴミエリンのアピカル膜への輸送や細胞膜構造の形成を制御しているかを明らかにしていきたい。
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