2012 Fiscal Year Research-status Report
２型ＰＩ３キナーゼα酵素による細胞内小胞輸送調節を介した物質・情報交換制御の機構
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23590257
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
吉岡 和晃 金沢大学, 医学系, 助教 (80333368)
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| Keywords | 内皮細胞 / PI3キナーゼ / 低分子量Gタンパク質Rho / VEカドヘリン / 血管新生 / 血管透過性 / 細胞内小胞輸送 / エンドソーム |
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| Research Abstract |
ホスファチジルイノシトール3キナーゼPI3K（クラス１型および３型）は生命維持に必須の脂質合成酵素であるが、クラス２型PI3Kの機能は未だ不明である。申請者らはこれまで、クラス2型PI3Kα酵素 (C2α)ノックアウト(KO)マウスが血管新生の著しい異常を呈し、胎生致死となることを明らかにしてきた。本年度は、C2αによる細胞内小胞輸送調節を介した血管内皮細胞の機能発現制御機構を明らかにすることを目的とした。RNA干渉法により培養血管内皮細胞（HUVEC）におけるC2α発現を抑制した時の、エンドソームを中心とした細胞内膜輸送機能を主にタイムラプス蛍光イメージング法により調べた。C2α活性産物であるPI(3)P蛍光プローブ（GFP-2xFYVE）を用いたライブイメージング観察から、内皮細胞においてC2aはエンドソーム上でホスファチジルイノシトール３リン酸（PI(3)P）を産生し、エンドソーム輸送を調節する必須のPI3Kアイソフォームであることが明らかとなった。更に、C2αノックダウン細胞においては細胞間接着分子VEカドヘリンのエンドソーム輸送が著しく減弱し、 アドヘレンス接合構造の構築が障害されていた。また、血管内皮増殖因子VEGF－A刺激によるVEGF受容体の内在化がC2αノックダウン細胞においてのみ障害され、エンドソーム上での低分子Gタンパク質RhoおよびRacの活性化が明らかに減少していることがFRET法により観察された。以上のことから、C2aは内皮細胞においてエンドソーム上でPI(3)Pを産生する主要なPI3Kであり、エンドソームを中心とした細胞内小胞輸送を制御し、VEカドヘリン の細胞間接着部位への配送、リサイクリングおよびエンドソーム上でのシグナル伝達を調節して内皮透過性、血管新生作用を調節する重要な酵素であることが明らかとなった。
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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
当初の計画通り、PI3キナーゼC2αによる内皮細胞内小胞輸送調節の詳細なメカニズムを明らかにすることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
血管内皮機能におけるPI3キナーゼC2αの生理的役割をより詳細に明らかにするために、以下の具体的項目を検討する。
１）C2αによるエンドソーム輸送調節が、VEカドヘリンの他に如何なるターゲット分子に影響を及ぼすのか調べる。候補分子として、Gタンパク質共役型受容体（スフィンゴシン１リン酸（S1P）受容体等）、内皮型一酸化窒素合成酵素（eNOS）について、それらの局在や機能がC2aに依存するか否かを調べる。
２）C2αノックアウトマウスを用いて、in vivoにおけるC2αの役割を明確にする。マウス生後の生理的血管新生モデルとして網膜血管新生について、病的血管新生モデルとして腫瘍血管新生および下肢虚血後血管新生について調べる。また、アンジオテンシンII負荷による血管障害モデルにおいてC2αノックアウトマウスが呈する解離性大動脈瘤形成の発症機序を明確にする。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
該当無し
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[Journal Article] Endothelial PI3K-C2α, a class II PI3K, has an essential role in angiogenesis and vascular barrier function.2012
Author(s)
Yoshioka K, Yoshida K, Cui H, Wakayama T, Takuwa N, Okamoto Y, Du W, Qi X, Asanuma K, Sugihara K, Aki S, et al.
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Journal Title
Nature Med.
Volume: 18
Pages: 1560-1569
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Overexpression of sphingosine kinase 1 prevents ceramide accumulation and ameliorates muscle insulin resistance in high fat-fed mice.2012
Author(s)
Bruce CR, Risis S, Babb JR, Yang C, Kowalski GM, Selathurai A, Lee-Young RS, Weir JM, Yoshioka K, Takuwa Y, Meikle PJ, Pitson SM and Febbraio MA
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Journal Title
Diabetes
Volume: 61
Pages: 3148-3155
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Class II PI3 kinase, PI3K-C2α, mediates S1P-induced endothelial cell migration through endosomal Rac1 activation.2013
Author(s)
Biswas K, Yoshioka, K., Yoshida, K., Okamoto, Y., Takuwa N. and Takuwa Y.
Organizer
Gordon Research Conference on Vascular Cell Biology
Place of Presentation
Four Points Sheraton/Holiday Inn Express, LA, USA
Year and Date
20130127-20130201
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