2019 Fiscal Year Annual Research Report
Intracellular function and new extracellular signaling pathways of CCN proteins and their common molecular base
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19H03817
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
滝川 正春 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 教授 (20112063)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
青山 絵理子 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 助教 (10432650)
星島 光博 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 助教 (30736567)
久保田 聡 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 教授 (90221936)
西田 崇 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 准教授 (30322233)
江口 傑徳 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 助教 (20457229)
大野 充昭 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 准教授 (60613156)
鈴木 守 大阪大学, 蛋白質研究所, 准教授 (40280507)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | CCNタンパク質 / CCN2 / Rab14 / 軟骨細胞 / 細胞外ベジクル / 神経栄養因子 / 細胞外情報ネットワーク / 結合因子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
サブテーマ1: CCNタンパク質の意外な新機能について。1－1）CCN2結合因子として分泌小胞の細胞内輸送に関与するタンパク質Rab14をyeast two-hybrid法で同定し、両者がCCN2のIGFBPドメインを介して結合することを解明した。また、Cos7細胞に両タンパク質を強制発現して、両者が細胞内で共局在することを確認した。さらに、軟骨細胞においてRab14あるいはCCN2の発現を阻害すると小胞体ストレスマーカーの発現が上昇すること、Rab14とCCN2の相互作用が軟骨細胞のアグリカン分泌に重要であることも解明した。即ち、分泌タンパク質CCN2が細胞内で機能するという意外な事実を見いだした。1－2）CCN2 が神経栄養因子様の活性を持っていることを新たに見いだした。また、脂肪細胞分化を抑制すること、骨細胞から産生され骨のリモデリングに重要な役割を果たすことなどCCN2の新機能を見いだした。
サブテーマ2: CCNタンパク質の細胞外小胞を介した情報ネットワークの形成について。好転移性がん細胞LuM1が産生する細胞外ベジクル (EV)が低転移性大腸がん細胞Colon26のEVよりMMP3とCCN2を多量に含有すること、このEVが血流を介して、皮下に移植したColon26癌の増殖を強く増強することを見いだした。また、 同オンコゾーム由来のMMP3が標的細胞中でCCN2を誘導することを見いだした。
サブテーマ3: 構造ー機能解析とその展開について。ヒトCCN2全長タンパク質の立体構造を決めるため、ヒトCCN2組換えタンパク質を用いて、BINDS(創薬等先端技術支援基盤プラットホーム) の支援のもと、約800条件で結晶化を試みたが結晶は確認できず、また、FGF2との複合体の結晶化も進めるべく、同複合体の分離を試みたが、沈殿が生じてしまった。現在、これらの条件検討を継続中である。
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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
サブテーマ1のCCN2の意外な新機能に関しては、研究実績の概要にも記載したようにCCN2が細胞内でRab14 GTPase (Rab14)と結合して細胞内メンブラントラフィックに関与するという意外な新機能、即ち、分泌タンパク質であり細胞外で機能すると信じられていたCCN2が細胞内でも機能するという驚くべき新事実を見いだした。現在、論文化して投稿し、2019年度末でrevised版の査読にまで至っている。その他、CCN2 が神経栄養因子様の活性を有すること、脂肪細胞分化を抑制すること、骨細胞から産生され骨のリモデリングに重要な役割を果たすことなど3つの新機能を見いだし、論文化したことから、予想以上に進展している。
サブテーマ2に関しては、CCN2が従来考えられてきたオートクリン・パラクリン因子として機能するだけでなく細胞外小胞として分泌され血流を介して遠隔組織で作用すること、すなわち、CCN2の新情報伝達機構を見いだし、これも現在論文化し、revise中であり、予想以上に進展している。
サブテーマ3の立体構造解析は、もともと研究期間前半はサブテーマ1と2を主に行いながら、研究期間後半の本格的実験に向けての予備的検討を行う計画であったので、現在のところ成功に至っていないが、条件検討の結果、多くの有用な情報が得られているので、順調に進展していると言える。
従って、総合して判断すると、予想以上に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
サブテーマ1: CCNタンパク質の新機能について。 サブテーマ1－1）のCCN2の意外な新機能に関しては、現在CCN2がその新たな結合因子Rab14と結合して細胞内で機能してアグリカン分泌に関与するという研究実績に記載した内容を報告した論文が、revise中であり、これをアクセプトまで持って行く。また、CCN2がExportin1と結合して細胞質―核間移行に関与するという予備的知見を確かめるなどCCN2が細胞内で機能している他の事例についても検討する。
サブテーマ2: CCNタンパク質の細胞外小胞を介した情報ネットワークの形成について。研究実績の概要に記載した如く、オートクリン・パラクリン因子とされていたCCN2が細胞外ベジクル (EV)に乗って遠隔組織に運ばれて機能するというCCNタンパク質の新規情報伝達機構を解明し、投稿した論文は、現在revise中であり、これも2020年度中に出版まで持って行く。さらに、EVで運ばれる際、EV中あるいはEV膜上のどのような分子と結合して運ばれるのかその分子機構の解明も試みる。
サブテーマ3: 構造ー機能解析とその展開について。 CCN2の立体構造の解析について、CCN2の場合、立体構造解析のための結晶化が特に大きな課題であることが分かったので、2020年度は、CCN2の単体の結晶化条件の探索を継続すると共に、FGF-2や他の成長因子との複合体の調製と結晶化条件の検討を行う。
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[Journal Article] Selective Agonists of Nuclear Retinoic Acid Receptor Gamma Inhibit Growth of HCS‐2/8 Chondrosarcoma Cells2020
Author(s)
Shield WP 3rd, Cellini A, Tian H, Wilson K, Dan Y, Abzug JM, Garcia S, Moritani N, Alferiev I, Chorny M, Takigawa M, Ng VY, Iwamoto M, Enomoto-Iwamoto M
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Journal Title
Journal of Orthopaedic Research
Volume: 38
Pages: 1045～1051
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Antiparkinson Drug Benztropine Suppresses Tumor Growth, Circulating Tumor Cells, and Metastasis by Acting on SLC6A3/DAT and Reducing STAT32020
Author(s)
Sogawa C, Eguchi T, Tran MT, Ishige M, Trin K, Okusha Y, Taha EA, Lu Y, Kawai H, Sogawa N, Takigawa M, Calderwood SK, Okamoto K, Kozaki KI
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Journal Title
Cancers
Volume: 12
Pages: 523～523
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Jiadifenolide induces the expression of cellular communication network factor (CCN) genes, and CCN2 exhibits neurotrophic activity in neuronal precursor cells derived from human induced pluripotent stem cells2019
Author(s)
Shoji M, Ueda M, Nishioka M, Minato H, Seki M, Harada K, Kubo M, Fukuyama Y, Suzuki Y, Aoyama E, Takigawa M, Kuzuhara T
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Journal Title
Biochemical and Biophysical Research Communications
Volume: 519
Pages: 309～315
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] A Reporter System Evaluates Tumorigenesis, Metastasis, β-catenin/MMP Regulation, and Druggability2019
Author(s)
Sogawa C, Eguchi T, Okusha Y, Ono K, Ohyama K, Iizuka M, Kawasaki R, Hamada Y, Takigawa M, Sogawa N, Okamoto K, Kozaki KI
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Journal Title
Tissue Engineering Part A
Volume: 25
Pages: 1413～1425
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Long noncoding RNAs that regulate CCN22019
Author(s)
Kubota, S., Ishikawa, T., Mizukawa, T., Kondo, S., El-Seoudi, A., Nishida, T., Hattori, T., Kawata, K., Furumatsu, T., Takarada, T., Ono, M., Takigawa, M.
Organizer
The 10th International Workshop of CCN Family of Genes
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Circadian production of melatonin in cartilage infuluences chondrocyte rhythmic gene expression2019
Author(s)
Fu, S., Kuwahara, M., Uchida, Y., Kondo, S., Nishida, T., Ikegame, M., Kubota, S., Hattori, T.
Organizer
第37回日本骨代謝学会
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