がん及び神経変性疾患関連スフィンゴ糖脂質の細胞内輸送システムの独自性と普遍性

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22790280
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 山内 祥生 名古屋大学, 大学院・医学系研究科, 助教 (00444878)
• Keywords: 糖脂質 / ガングリオシド / 神経変性疾患 / ニーマン・ピックC型病

Research Abstract

スフィンゴ糖脂質(GSL)は、がん細胞や神経細胞で特に重要な役割を果たしており、がんや神経変性疾患などの病態に深く関与している。GSLは脂質ラフトと呼ばれる細胞膜ドメインに局在し、細胞機能の調節に重要な役割を果たしている。しかしながら、GSLの細胞内輸送メカニズムや脂質ラフトへの集積メカニズムはほとんど理解されていない。本年度は、特に、重篤な神経変性疾患を伴うニーマン・ピックC型(NPC)病に関連するGSLについて研究を行い、以下の成果を得た。
これまでのGSL輸送研究では、ほとんどすべての研究においてセラミドの脂肪酸鎖が蛍光標識されたモデルGSL (Bodipy-LacCer)が使用されている。Bodipy-LacCerがスフィンゴリピドーシス関連GSLと同じ糖鎖構造・脂質構造を持つ天然型と同一の細胞内動態を示すかどうかは疑問が残っている。申請者らは、この問題を克服し、疾患関連GSLの細胞内輸送をより詳細に明らかにすることを目的に、NPC1欠損CHO細胞に対して糖鎖リモデリングを行った。CHO細胞の主要なGSLはGM3であるので、NPC1欠損CHO細胞と野生型(WT)CHO細胞にGM2/GD2合成酵素(β1,4-GalNAc転移酵素)を導入した結果、GM2だけでなく脳に発現がみられるGM1やGD1aを発現するCHO細胞を得た。そして、NPC1欠損CHO細胞では、GM2やGM1、GD1aがリソソームに強く蓄積することが明らかになった。また、NPC病患者由来の繊維芽細胞においても、GSL(GM3)の蓄積はリソソームへ限局していた。我々の作製したNPC病関連GSLを蓄積する初めてのモデル細胞であり、NPC病におけるガングリオシド輸送を研究する有用なモデルになると考えられる。

Research Products

• [Journal Article] Gangliosides are essential in the protection of inflammation and neuro degeneration via maintenance of lipid rafts : elucidation by a series of ganglioside-deficient mutant mice. (2011)
  • Author(s): Ohmi Y, Tajima O, Ohkawa Y, Yamauchi Y, Sugiura Y, Furukawa K, Furukawa K.
  • Journal Title: J Neurochem Volume: 116 Pages: 926-935
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ganglioside GD3 enhances adhesion signals and augments malignant properties of melanoma cells by recruiting integrins to glycolipid-enriched microdomains. (2010)
  • Author(s): Ohkawa Y, Miyazaki S, Hamamura K, Kambe M, Miyata M, Tajima O, Ohmi Y, Yamauchi Y, Furukawa K, Furukawa K.
  • Journal Title: J Bid Chem Volume: 285 Pages: 27213-27223
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] GM1/GD1b/GA1 synthase expression results in the reduced cancer phenotypes with modulation of composition and raft-localization of gangliosides in a melanoma cell line. (2010)
  • Author(s): Dong Y, Ikeda K, Hamamura K, Zhang Q, Kondo Y, Matsumoto Y, Ohmi Y, Yamauchi Y, Furukawa K, Taguchi R, Furukawa K.
  • Journal Title: Cancer Sci Volume: 101 Pages: 2039-2047
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Lysosomal accumulation of disease-associated gangliosides and small molecules that stimulate their lysosome-to-plasma membrane transport in Niemann-Pick type C cells. (2010)
  • Author(s): Yamauchi Y, Yoshida K, Chang TY, Furukawa K, Furukawa K.
  • Organizer: 日本分子生物学会年会・日本生化学会大会合同大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場(兵庫県)
  • Year and Date: 2010-12-07