Na,KポンプによるRas-PI3Kシグナル伝達の時空間的制御メカニズムの解明

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K22730
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 柏木 彩花 北海道大学, 医学研究院, 特任助教 (60880002)
• Project Period (FY): 2020-09-11 – 2022-03-31
• Keywords: シグナル伝達 / Ras-PI3K複合体 / Na,K-ATPase / エンドサイトーシス / 時空間的制御 / 蛍光バイオイメージング

Outline of Annual Research Achievements

近年、Na,Kポンプ阻害薬は細胞質のイオン濃度に影響を与えない低濃度において複数種のウイルスの取り込みを抑制することが報告されている。これらの報告はSrcシグナルでその現象を説明しているものの、Srcシグナルがウイルスの取り込みに与える影響については一致した見解が得られていない。すなわち、Na,K-ATPaseがどういったメカニズムでエンドサイトーシスを制御するのかについては大いに議論の余地がある。
当研究室では、Ras-phosphoinositide 3-kinase (PI3K)複合体がエンドソームに局在することでエンドサイトーシスを制御することを報告し、局在制御の候補因子としてNa,K-ATPaseのβ1サブユニットを同定した。本研究では、β1サブユニットによるRas-PI3Kシグナル伝達の時空間的制御という観点から、Na,K-ATPaseによるエンドサイトーシス制御機構を解明する。
本年度はβ1サブユニット発現量の異なる複数の細胞株において上皮成長因子刺激時のRas-PI3K複合体のエンドソーム移行を検証し、β1サブユニット発現量とRas-PI3K複合体のエンドソーム局在の間に負の相関があることを確かめた。また、細胞質のイオン濃度に影響を与えない低濃度のポンプ阻害薬は、デキストランの取り込みを亢進させるのみならず、上皮成長因子刺激時のRas-PI3K複合体のエンドソーム局在を促進することが明らかとなった。Na,Kポンプ阻害薬はnMオーダーの低濃度で用いた場合、エンドソームに局在したNa,K-ATPaseを阻害するとの知見があり、本研究で得られたデータはエンドソーム上のNa,K-ATPaseがポンプ能を介してエンドサイトーシスを制御することを示唆するものである。