2023 Fiscal Year Research-status Report
胎盤特異的に発現する増殖因子シグナル調節タンパク質による胎盤の発達や機能の制御
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22K06039
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
福嶋 俊明 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (70543552)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 胎盤 / 細胞増殖 / 細胞死 / NRK / シグナル伝達 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではNik-related kinase(NRK)やその関連タンパク質の細胞内機能を詳細に解明し、NRKを介した胎盤の発達や機能制御の分子機構を明らかにすることを目指している。
令和5年度は、NRKのCNHドメインの詳しい機能の解析を進めた。CNHドメインは細胞膜と結合するので、その結合様式を調べるために3ヶ所の塩基性アミノ酸に富む部位に変異を導入し、細胞内局在部位やリン脂質結合能に及ぼす影響を調べた。その結果、3ヶ所全てが細胞膜結合に関与することがわかった。次に、ホモロジーモデリングによりマウスCNHドメインがβプロペラ構造をもつことを示し、3ヶ所の塩基性部位が細胞膜に結合することをドッキングシミュレーションによって確認した。CNHドメインはアポトーシスを促進する働きを有するが、実験の結果、3ヶ所の塩基性部位はCNHドメインのアポトーシス促進活性に必須であることが明らかになった。以上から、CNHドメインは細胞膜と相互作用することによってアポトーシスを促進することが示された。
NRK欠損がマウスの胎盤や胎仔の発達に及ぼす影響については、昨年度に引き続いて129系統マウスの遺伝的背景をもつNRK欠損マウスの作製を進めた。並行して、東京医科歯科大学金井教授らと共同研究により、NRK欠損がマウスの胎盤のアポトーシスに影響を及ぼすかを活性型カスパーゼ3に対する抗体を用いた組織染色で検討した。これには従来のC57BL/6系統の欠損マウスを用いたが、野生型との違いは認められなかった。
妊娠高血圧症候群や妊娠糖尿病は胎盤の炎症や細胞死と深く関連している。これらを経験した母体の満期産胎盤におけるNRKの発現変化を調べるため、ヒト胎盤におけるNRKの組織染色の条件検討も進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
我々の以前の比較分子生物学の実験から、NRKのCNHドメインは哺乳類の祖先の段階で細胞膜に局在する機能を獲得したことがわかっていた。他のリン脂質結合ドメインと比較すると、NRK CNHドメインは最も最近になって出現したリン脂質結合ドメインと言え、リン脂質結合ドメインの分子進化のよいモデルと考えられる。令和5年度の研究結果から、哺乳類の祖先の段階で生じた3ヶ所の塩基性部位がリン脂質結合部位であることが示され、βプロペラ構造の表面にこれらの塩基性部位が付加されるというドメインの分子進化が明確になった。そしてこのリン脂質結合能とCNHドメインのアポトーシス促進能の深い関連性を示すことができ、CNHドメインによるアポトーシス促進の分子機構の理解を進めることができた。
一方、マウス胎盤の解析ではNRK欠損によりアポトーシスに影響が見られなかったが、これは用いたマウス胎盤（正常胎盤）のアポトーシスの頻度がもともと高くないことが原因と考えられた。異なる遺伝的背景のマウスを用いたりLPS刺激などによって胎盤の炎症を誘導するなどの実験条件の再検討が必要である。また、共同研究によってヒト胎盤の病態とNRKの関連を調べる準備が進んだことも重要な進展である。
以上から、本年度までに実施した研究によりNRKの分子機能や機能の解析が当初の計画以上に進展したと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
NRKがアポトーシスを促進するメカニズムを詳しく解明するために、これまで同定してきているCNHドメイン結合タンパク質に着目して詳細な分子機構の解析を進める。CNHドメイン結合タンパク質のなかでも、特に、胎盤に豊富に発現しアポトーシスとの関連も報告されているsyndecanファミリーに注目する。マウス胎盤におけるNRKとアポトーシスの関連性の検討では、前述の通り、これまでと異なる遺伝的背景のマウスを用いたりLPS刺激などによって胎盤の炎症を誘導したうえで再検討を進める。これらを総合し、NRKによるアポトーシス制御の分子機構とその生理的意義を解明する学術論文としてまとめたい。
この他に、NRKによる胎盤の代謝や内分泌機能の制御の解析として、NRKが多く発現する海面状栄養膜細胞に着目し、NRKの欠損が代謝シグナルや胎盤ホルモン発現に及ぼす影響を調べる。さらに、共同研究によってヒト胎盤の病態とNRKの関連性を明らかにする。最終的に、妊娠時期や栄養・ストレスなどの変化に応じてNRKの量や機能が変化し、それにより胎盤の発達や機能が調節されるあるいは変容すること示したい。
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| Causes of Carryover |
我々のグループで中心となってNRKの機能解析を進めてきた留学生が、これまでの研究成果を評価されて2023年度に母国大学の研究ポストに着任した。それ以降、国際共同研究体制でこのプロジェクトを進めているが、研究環境を整えるために一定期間実験が停滞したため、予定していたNRK欠損マウスの胎盤の代謝シグナルや胎盤ホルモン発現の解析を延期せざるをえなくなり、繰越額が生じた。繰越しを行った研究費は、延期した実験を実施するための試薬等の購入費として使用する予定である。
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[Journal Article] USP8 prevents aberrant NF-kappaB and Nrf2 activation by counteracting ubiquitin signals from endosomes.2024
Author(s)
Endo A, Fukushima T, Takahashi C, Tsuchiya H, Ohtake F, Ono S, Ly T, Yoshida Y, Tanaka K, Saeki Y, Komada M.
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Journal Title
Journal of Cell Biology
Volume: 223(3)
Pages: e202306013
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] A possible function of Nik-related kinase in the labyrinth layer of delayed delivery mouse placentas.2023
Author(s)
Yomogita H, Ito H, Hashimoto K, Kudo A, Fukushima T, Endo T, Hirate Y, Akimoto Y, Komada M, Kanai Y, Miyasaka N, Kanai-Azuma M.
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Journal Title
Journal of Reproduction and Development
Volume: 69(1)
Pages: 32-40
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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