2019 Fiscal Year Research-status Report
赤血球最終分化段階のミトコンドリア除去機構の解明と血球貪食症候群への応用
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19K08859
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
本田 真也 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, プロジェクト講師 (90532672)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | オートファジー / 赤血球 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
赤血球は最終分化段階において、ミトコンドリアをはじめとするオルガネラを分解する。申請者らは、胎仔赤血球成熟段階のミトコンドリア除去に、Atg5やAtg7に依存しない、Ulk1依存的な新規オートファジーが関わっていることを報告した。しかしながら、その詳細なメカニズムは未だ明らかになっておらず、どのようにしてミトコンドリアを認識しているのかも不明なままである。本研究では、網羅的な解析を行い、新規オートファジー関連分子を同定し、新規オートファジーによる赤血球分化時のミトコンドリア除去機構の解明を行う。
今年度は、野生型とUlk1欠損マウス胎仔から網状赤血球、循環血を単離し、網羅的マス解析を行った。それぞれの細胞におけるタンパク質の発現解析の結果、野生型とUlk1欠損細胞間で発現パターンの異なるタンパク質を多数同定し、変動最上位タンパク質について解析を行った。
また、これまでの解析から新規オートファジーへの関与が考えられているユビキチンリガーゼに関して、欠損マウスを作製し解析を行った。
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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
申請者らはこれまでに、胎仔赤血球成熟段階のミトコンドリア除去には、Ulk1依存的な新規オートファジーが関わっていることを明らかにしている。そのメカニズム解明のため、野生型とUlk1欠損マウス胎仔から網状赤血球、循環血を単離し、マス解析により網羅的に発現タンパク質の解析を行った。その結果、野生型とUlk1欠損マウス間で、脱核後の網状赤血球から循環血への分化過程において発現の変動するタンパク質のうち、挙動の異なるものが多数確認された。その中で最上位変動タンパク質は驚くべきことに核内タンパク質であった。そのタンパク質を野生型の胎仔から単離した網状赤血球において染色したところ、ミトコンドリアに局在していることが明らかになった。これらのことから、この核内タンパク質がミトコンドリア除去に関与していることが考えられた。
また、これまでの申請者の解析から、新規オートファジーの実行及びミトコンドリア認識に関与している可能性が高い分子として、ユビキチンリガーゼを同定している。そこで、この遺伝子の欠損マウスを作製し、解析を行った。Crisprにより作製された欠損マウスは、目立った表現系はなく成体になり、交配も可能であった。Ulk1欠損マウスにおいて異常の見られる胎仔赤血球のミトコンドリアの除去に関して解析したところ、この遺伝子の欠損マウスではミトコンドリアの除去に変化は見られなかった。しかしながら、野生型と比較して赤血球分化マーカーの発現に若干の遅延が確認された。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の研究から明らかになった、ミトコンドリア除去に関与しうる核内タンパク質に関して、Ulk1欠損マウスにおいてどのような挙動を示すのかを、Ulk1欠損網状赤血球を用い免疫染色により解析する。またこのタンパク質に関して欠損マウスを作製し、赤血球分化時のミトコンドリア除去への影響などの解析を行う。
また、野生型・Ulk1欠損マウス胎仔網状赤血球からミトコンドリアを単離し、その膜画分の質量分析を行う。申請者はこれまでに、Ulk1欠損マウス赤血球ミトコンドリアにおいてある種のユビキチン鎖でラベルされたタンパク質が蓄積していることを見出している。そのため、この膜画分において、ユビキチン修飾を受けているタンパク質も同定する。さらに、申請者の解析と他のグループの報告から、赤血球のミトコンドリアにはNixが結合し、オートファジーの指標になりうることが示唆されている。そこでNixに結合し協調して働く分子を同定する。
本年度解析を行ったユビキチンリガーゼ欠損マウスにおいて、ミトコンドリアの除去に影響が見られなかった理由として、この遺伝子のパラログの関与が考えられた。そのため、このユビキチンリガーゼとそのパラログの両欠損マウスを作製し、解析を行う。また、これまでの解析からMEF細胞においてこのユビキチンリガーゼの発現を抑制すると、ゴルジ体の形態異常を引き起こすことが確認されている。今回解析した欠損マウスで赤血球の分化に遅延が見られたことと、ゴルジ体の形態異常に関連があるかに関しても、解析を行う。
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Research Products
(1 results)
