2013 Fiscal Year Annual Research Report
クロトーファミリーの分子機能解明を基盤とした代謝の臓器相関に関する研究
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22229003
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| Research Institution | Foundation for Biomedical Research and Innovation |
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Principal Investigator |
鍋島 陽一 公益財団法人先端医療振興財団, その他部局等, センター長 (60108024)
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| Project Period (FY) |
2010-05-31 – 2015-03-31
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| Keywords | クロトー / FGF19 subfamily / 恒常性 / 生活習慣病 / 代謝制御 |
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| Research Abstract |
研究結果を以下に記載する。
（１】糖鎖末端がグルクロン酸修飾をうけているNa+,K+ATPase、FGFR1、その他のα-Klotho結合蛋白質が優先的に複合体を形成することを明らかにした。（２）FGF23の１９８番アミノ酸に結合する糖鎖がα-Klothoとの結合に重要であることから、その構造を決定した。また、この糖鎖は単独で直接α-Klothoに結合すること、結合することによってα-Klothoの構造変換をもたらすことを見いだした。（３）α-Klothoを大量合成ベクターに繋ぎ、Hec細胞で大量生産した。次いで、結晶化の条件を検討し、解析可能な結晶を取得し、スイスの解析施設に運び、結晶構造の解明に成功した。α-Klothoは２つのドメインからなっており、その中心にFGF23の糖鎖を結合するKl1ドメイン、Na+,K+ATPase、FGFR1などが結合するKl2ドメインがあり、複数のタンパクが結合するKl2ドメインの方がより可変性が高いとの結果がえられた。
また、FGF23が結合できない変異α-Klothoでは、変異アミノ酸が糖鎖結合部位に影響を与えていることを確認した。（４）FGF23の１９８番アミノ酸に結合する糖鎖とα-Klothoが結合した共結晶構造を解析した。次いで、糖鎖の構造がα-Klothoの構造変化をどのようにもたらすのかを分子動力学的解析によりシミュレートする予定である。（５）α-Klotho変異マウスではビタミンD亢進の下流でカルパインが活性化されており、変異表現型の重要な要因であることを結論した。（６）肝臓でb-Klothoを特異的に発現するトランスジェニックマウスを作成し、ノックアウトと掛け合わせて、肝臓における機能を解析した。
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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
課題であった結晶構造解析に成功し、かつ、糖鎖とクロトーの共結晶の解析も進んでおり、大きな進展があった。また、カルパイン阻害剤がクロトー変異表現型をほとんど改善することが明らかに明らかになり、ビタミンDの過剰合成、カルパインの活性化が変異表現型の重要な要因であることも明らかになった。また、肝臓におけるβクロトーの役割の解析が進み、単に胆汁酸合成の亢進が体重減少の要因でないことも明らかになった。一方、 FGF２１の機能解析については、遅れがあり、総体としておおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
（１）FGF23の糖鎖がαークロトーに結合すると、どのような分子機構で、その構造変換がもたらされ、FGG23とαクロトーの結合が安定するのか、（２）αークロトー／FGF２３／FGFR１からなる３者複合体の構造解析を進める。（３）βークロトーの結晶化を進めており、構造決定に進みたい。（４）βクロトーは胎児においても重要な役割を担っており、その機能を解析する。（５）FGF２１の機能の一端を明らかにする。
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[Journal Article] Reduced Renal α-Klotho Expression in CKD Patients and Its Effect on Renal Phosphate Handling and Vitamin D Metabolism.2014
Author(s)
Sakan H, Nakatani K, Asai O, Imura A, Tanaka T, Yoshimoto S, Iwamoto N, Kurumatani N, Iwano M, Nabeshima Y, Konishi N, Saito Y.
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Journal Title
PLoS One
Volume: 9
Pages: e86301
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Inactivation of JAK2/STAT3 Signaling Axis and Downregulation of M1 mAChR Cause Cognitive Impairment in klotho Mutant Mice, a Genetic Model of Aging.2013
Author(s)
Park SJ, Shin EJ, Min SS, An J, Li Z, Hee Chung Y, Hoon Jeong J, Bach JH, Nah SY, Kim WK, Jang CG, Kim YS, Nabeshima YI, Nabeshima T, Kim HC.
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Journal Title
Neuropsychopharmacology
Volume: 38(8)
Pages: 1426 1437
DOI
Peer Reviewed
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