Functional analysis of exocytosis regulator ELKS in adipokine secretion

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K08902
• Research Institution: University of Yamanashi
• Principal Investigator: 金 然正 山梨大学, 大学院総合研究部, 特任助教 (00345266)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ELKS / 脂肪細胞 / 液ー液相分離 / タンパク質複合体

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、開口放出制御因子ELKSの脂肪細胞選択的欠損マウス（ELKS cKO）の解析と、アディポカイン放出におけるELKS複合体の解析を進めることで、生体恒常性維持におけるアディポカイン分泌調節機構の役割を解明する。
当該研究年度において、ELKSの足場タンパク質脂肪細胞における欠損は、高脂肪食負荷による脂肪肝の発症を促進することが明らかになった。また、ELKS cKOマウスではASTとALTという脂肪肝の生化学的指標が有意に上昇し、脂肪肝の組織病変が観察された。これらの結果から、ELKSは脂肪細胞における貯蔵脂質の管理に関与している可能性が示唆された。
分子メカニズムを探るべく、細胞生物・生化学的にELKSの液―液相分離を観察した結果、神経型ELKSは脂肪細胞型ELKSよりも優れた液滴形成能を持つことが明らかになった。脂肪細胞型ELKSは長いC末端とFIP3様ドメインを持ち、これが液滴形成に影響している可能性が推測された。さらに、グルコース欠損によりELKS液滴は拡散された。これらのことから脂肪細胞ELKSの液―液相分離はエネルギー代謝により制御される可能性が示唆された。液―液相分離はタンパク質複合体形成において、液―液相分離は重要な役割を果たすと考えられている。本研究でELKSはRab3、Rab6、Rab12、Rab18を動員することを見出した。さらに、ELKS液ー液相分離は、活性型Rabの安定性を有意に上昇させた。
ELKSの欠失変異体を作製し、Rabに結合するドメインの同定を試みた。その結果、Rab6はC末端に結合ドメインを有することが解った。その他のファミリーはRab6結合ドメインとは異なる領域で相互作用した。これらの相互作用は免疫沈降での解析が容易ではなく、液滴動員のみで観察されることから、液―液相分離が関与していると考えた。

Research Products

• [Journal Article] Ubap1 knock-in mice reproduced the phenotype of SPG80. Journal of Human Genetics (2022)
  • Author(s): Shimozono, K., Nan, H., Hata, T., Saito, K., Kim, YJ., Nagatomo, H., Ohtsuka, T., Koizumi, S., Takiyama, Y.
  • Journal Title: Journal of Human Genetics Volume: 67 Pages: 679-686
  • DOI: 10.1038/s10038-022-01073-6.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Novel SLC9A6 Variation in Female Carriers With Intellectual Disability and Atypical Parkinsonism. (2022)
  • Author(s): Nan, H., Kim, YJ., Tsuchiya, M., Ishida, A., Haro, H., Hiraide, M., Ohtsuka, T., Takiyama, Y.
  • Journal Title: Neurology Genetics Volume: 8 (1) Pages: e651
  • DOI: 10.1212/NXG.0000000000000651
  • Peer Reviewed