2019 Fiscal Year Research-status Report
Analysis of the onset mechanism of Marinesco Sjogren's syndrome starting from phosphoinositide metabolism disorder
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19K07368
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
伊集院 壮 神戸大学, 医学研究科, 助教 (00361626)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ホスホイノシタイド / INPP5K / 小胞体 / 小胞体ストレス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ホスホイノシタイドホスファターゼINPP5Kは骨格筋における先天性ミオパシーの原因遺伝子であるが、酵素活性低下を伴う変異では重篤な運動障害などが認められる。INPP5Kは小胞体に局在しているが、そもそも小胞体にはホスホイノシタイドが存在していないため、その機能は不明であった。本研究では、小胞体におけるホスファチジルイノシトール2リン酸(PIP2)が小胞体形態をコントロールすることを明らかにした。INPP5Kノックアウト細胞では、小胞体の膨張と小胞体内分子シャペロンBiPの発現上昇が認められた。この小胞体の拡大は小胞体ストレス応答依存的であり、小胞体ストレス応答因子XBP1のsiRNAによる発現抑制によって小胞体膨張は抑制された。この小胞体形態変化はINPP5Kの酵素活性に依存していたことから、小胞体におけるPIP2若しくはホスファチジルイノシトール１リン酸(PI4P)が小胞体形態制御に寄与していると考えられる。これまでホスファチジルイノシトールキナーゼによるPI4PやPIP2の小胞体における産生は報告されていたものの、ホスファターゼINPP5Kによる小胞体上のホスホイノシタイド脱リン酸化は初めての報告である。小胞体の膨張とそれに続くオートファジーによる小胞体の除去は小胞体内の異常たんぱく質の蓄積などによる小胞体機能への負荷を軽減するために起こると考えられている。INPP5Kは小胞体内カルシウム除去や異常たんぱく質の増加によって小胞体へ局在することから、INPP5Kは形態調節を介して、小胞体ストレスを軽減させ、小胞体の工場制を維持していると考えられる。
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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
これまでINPP5Kは骨格筋での小胞体ストレスとPI3キナーゼシグナルをつなぐ因子であり、小胞体ストレス依存的にINPP5Kの発現が上昇することが示されていた。本研究ではINPP5Kとホスホイノシタイドによる細胞内のダイナミックな変化を検討する目的で、小胞体ストレス依存的な小胞体形態の変化について検討を行い、INPP5KによるPI(4)P産生が小胞体膨張を抑制することを示す結果を得た。これは細胞内で毒性を示すと考えられるミスホールドたんぱく質の除去などの小胞体機能の維持にINPP5Kが関与している可能性を示している。実際、INPP5Kノックアウト細胞では、小胞体ストレス依存的な細胞死が顕著に増加していること、アポトーシスの標識であるChop遺伝子の発現やホスファチジルセリン(PS)の細胞外への表出が増えていることから、INPP5Kの欠損や活性抑制は細胞の恒常性を崩壊させ、細胞死に向かわせることを示唆している。このようにINPP5Kに関する新たな機構が複数明らかになったことから、本研究は当初の計画通り進捗している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はINPP5Kが小胞体における異常たんぱく質の蓄積などのストレスをどのように検知し恒常性を維持するのか、そしてINPP5K酵素活性の喪失がどのように先天性ミオパチーを誘導するのか、という2点を明らかにすることを目的として研究を推進する。具体的には小胞体膜におけるINPP5Kによるホスホイノシタイド代謝が小胞体膜形態・小胞体からの膜分泌を介した小胞体形態を制御する分子メカニズムINPP5K酵素の不活性化がミスホールドタンパク質の蓄積を促す分子メカニズム、正常たんぱく質の合成抑制とその結果予想されるミオパチーの誘導機構の解明を行う予定である。
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| Causes of Carryover |
本年度に購入予定であった培養細胞実験に使用予定の抗体と遺伝子導入試薬の納品が次年度になることから、当該培養細胞実験およびそれに付随する生化学実験の遂行が次年度になることとなった。そのため、次年度に抗体と遺伝子導入試薬の購入費用として15万円を使用する計画である。
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