2022 Fiscal Year Research-status Report
腎糸球体上皮細胞の突起形成におけるRacの活性制御機構の解明
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22K06149
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| Research Institution | Kitasato University |
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Principal Investigator |
斉藤 康二 北里大学, 理学部, 講師 (70556901)
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2022-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | 腎糸球体 / ポドサイト / Rac / FilGAP |
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| Outline of Annual Research Achievements |
腎糸球体上皮細胞(ポドサイト)は腎臓の濾過機能に必須の突起構造を持つ。ポドサイトの突起構造の形成には、Rho small GTPaseによるアクチン細胞骨格の適切な制御が重要である。特に、Rho small GTPaseの一つであるRacの活性抑制が突起形成に深く関わっている。ポドサイトでRacの活性抑制に働く分子としてその不活化因子(GAP)であるFilGAPが候補に挙げられている。本研究では、細胞培養系で生体に非常に近い突起構造の形成を誘導できるポドサイトの細胞株および初代培養系を用い、突起形成におけるFilGAPによるRacの活性制御機構を細胞生物学および生化学的手法により詳細に解析することを目的としている。本年度は以下の２つの成果を得た。1) 本研究にあたり、初代培養ポドサイトでFilGAPの発現抑制(RNAi)を行うと、突起形成が阻害されることを明らかにしていた。本年度は、初代培養ポドサイトにおけるFilGAPの発現抑制が、アクチン細胞骨格の再編成及び細胞-基質接着に関わる接着斑の形成異常を引き起こしていることを明らかにした。アクチン細胞骨格と接着斑は密接に関連しており、これらの異常が突起形成に影響を及ぼしている可能性が考えられた。2) 本研究にあたり、ポドサイト細胞株の突起形成において、cAMPシグナル下流でRap1によってFilGAPの機能が制御されている可能性を示唆する結果を得ていた。本年度は、Rap1に関する解析を進めた。その結果、細胞株でRap1の発現抑制を行うと、突起形成が阻害される傾向がみられた。一方で、Rap1の恒常活性化によって突起形成が著しく阻害された。これらの結果は、Rap1の適切な活性制御が突起形成に重要であることを示唆している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究課題では、以下の3つの項目を当初研究計画として挙げていた: ①初代培養ポドサイトの突起形成におけるFilGAPの関与 ②突起形成におけるFilGAPの機能制御機構 ③ポドサイト障害誘起因子による初代培養ポドサイトの突起形成への影響。本年度は、①②の解析を行った。①では、FilGAPの発現抑制が初代培養ポドサイトのアクチン細胞骨格及び接着斑形成の異常を引き起こすことを明らかにした。この結果は、FilGAPの発現抑制による細胞内のRac活性の変化が原因であると考えられる。本年度は、初代培養系を用いて、Racの恒常活性化やその活性阻害を行い、Rac活性の変化による突起形成への影響も解析する予定であったが、実施できなかった。②では、Rap1の適切な活性制御がポドサイト細胞株の突起形成において重要であることが示唆された。cAMPはその標的分子として、Rap1の活性化因子(GEF)であるEpacが知られている。Epacの阻害剤を用いた以前の実験から、Epacの突起形成への関与を示唆する結果を得ていた。本年度は、細胞株を用いて、Epacの恒常活性化や発現抑制を行い、Epacに関する解析も進める予定であったが、実施できなかった。以上の進捗状況から、本研究はやや遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究方針として、次年度は、上記２つの項目①②をさらに進めていく。①では、上記の通り、まず、初代培養ポドサイトでRacの恒常活性化やその活性阻害を行い、Rac活性の変化による突起形成への影響を解析する。さらに、それがFilGAPによるRac活性の制御が原因であるか明らかにするため、FilGAPのGAP活性欠損変異体(FilGAPに対して優性阻害型変異体として作用する)の過剰発現の影響や、FilGAPの発現抑制による突起形成阻害がRacの活性阻害で回復するかなどを調べる予定である。②では、上記の通り、まず、ポドサイト細胞株を用いて、Epacの恒常活性化や発現抑制を行い、EpacによるRap1活性の制御が突起形成に関与しているか明らかにする。また、cAMPシグナルの活性化がRap1活性に与える影響を、生化学的に解析する予定である。以上のように、次年度は、やや進捗が遅れている①②の解析を進め、ポドサイトの突起形成におけるFilGAPによるRac活性の制御の重要性、並びにFilGAPの機能制御機構を明らかにしてく。
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| Causes of Carryover |
研究の進捗状況がやや遅れたため。次年度の物品費に充てる。
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