2022 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular mechanism underlying organelle trafficking regulated by stractually diverse proton pump vacolar ATPase
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21H02627
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Iwate Medical University |
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Principal Investigator |
中西 真弓 岩手医科大学, 薬学部, 教授 (20270506)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
關谷 瑞樹 岩手医科大学, 薬学部, 准教授 (70509033)
後藤 奈緒美 (松元奈緒美) 岩手医科大学, 薬学部, 研究員 (80403971)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 液胞型ATPase / 分泌リソソーム / 破骨細胞 / インスリン分泌 / Rabタンパク質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、プロトンポンプV(液胞型)-ATPaseの構造的多様性により制御されるオルガネラ輸送の原理の解明を目指し、骨代謝、血糖値調節、神経細胞の情報伝達などにおいて特徴的なオルガネラ輸送を取り上げ、各オルガネラに局在するV-ATPaseのa1、a2、a3イソフォームが、オルガネラ輸送因子をリクルートしていることを実証しようとしている。
骨代謝をになう破骨細胞の分泌リソソームに局在するV-ATPaseのa3イソフォームは、小胞輸送調節因子であるRab7やその活性化因子であるGEF(Mon1-Ccz1)Mon1-Ccz1と複合体を形成する。令和4年度は、破骨細胞の分泌リソソームの輸送に関わるa3とMon1-Ccz1の結合部位を詳細に解析し、また、直接結合しているか否かについて検討した。こうした知見は、分泌リソソーム膜上でRab7が活性化される分子機構を解明するための基盤となる。
インスリン顆粒は、グルコース刺激により細胞膜へ向かって移動し、刺激が解除されると細胞の内側に向かって逆向きに移動する。我々はこれまでに、V-ATPaseのa2イソフォームが、インスリン顆粒の輸送調節因子であるRab27と結合し、輸送を起こすことを見出した。令和4年度は、a2が、インスリン顆粒の輸送調節因子であるRab27の活性化因子とも結合することを示し、分子機構の全容解明に1歩近づいた。
さらに、歯牙を形成するエナメル芽細胞におけるV-ATPaseの役割を解析し、その結果、エナメル芽細胞の分泌リソソームによるODAM分泌にV-ATPaseのa3が関与することがわかった。こうした知見は、エナメル芽細胞におけるODAM分泌の分子機構の解明につながる。
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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
破骨細胞における分泌リソソームの輸送機構については、関与する因子群を同定し、それら因子の関連性についても大方のところを明らかにできた。また、インスリン分泌顆粒の内向き輸送について、V-ATPaseのa2アイソフォームを含む輸送因子群を同定できた。さらに、当初予定になかったが、エナメル芽細胞におけるV-ATPaseの役割についても明らかにしつつある。以上の状況から、概ね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
破骨細胞における分泌リソソームの輸送機構に関して、さらに詳細に解明するため、a3とMon1-Ccz1との結合様式について解析を進める。具体的には、直接的な結合であることを確認した上で、リコンビナントタンパク質を大量に合成・精製し、複合体の構造を明らかにする。
また、インスリン分泌に関して、分泌顆粒の内向き輸送においてa2が関与することを示してきたが、外向きの輸送についてはa3が関与することが示唆されている。そこで、外向き輸送におけるa3とRab27の機能と関連性について検討する。
エナメル芽細胞については、a3と共に働く輸送調節因子を同定し、ODAM分泌の分子機構の解明に迫る。
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