小胞体MAMの形成および機能におけるsyntaxin17の役割

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25291029
• Research Institution: Tokyo University of Pharmacy and Life Science
• Principal Investigator: 多賀谷 光男 東京薬科大学, 生命科学部, 教授 (30179569)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井上 弘樹 東京薬科大学, 生命科学部, 講師 (10294448) ; 橋本 吉民 東京薬科大学, 生命科学部, 助教 (50616761) ; 新崎 恒平 東京薬科大学, 生命科学部, 講師 (70609990)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 小胞体 / ミトコンドリア / syntaxin17 / レジオネラ / 神経変性疾患

Outline of Annual Research Achievements

Syntaxin17（Syn17）は、小胞体のMAM（mitochondria-associated membrane）およびミトコンドリアに局在し、膜融合活性とは異なる機能を発揮して、MAM構造の形成およびミトコンドリアの分裂を制御している。本申請研究は、Syn17を足がかりとして、MAMの構築機構、MAMによるミトコンドリアの分裂制御機構を明らかにすることを目的としている。
１．Syn17とDrp1との相互作用：Rab32はプロテインキナーゼAをミトコンドリア膜にアンカーする働きを持つタンパク質であり、ミトコンドリアの分裂を触媒するDrp1は、プロテインキナーゼAによってリン酸化されると失活する。Syn17はRab32と競合し、Drp1のリン酸化を抑制することが明らかとなった。
２．小胞体に貯蔵されたカルシウムはMAMから放出され、放出されたカルシウムはミトコンドリアに取り込まれてTCAサイクルの活性化やアポトーシスを引き起こす。Syn17を発現抑制した細胞では小胞体内のカルシウム濃度が低下し、一方、過剰発現した細胞ではカルシウム濃度が上昇していた。これらの結果はSyn17が小胞体内のカルシウムホメオスタシスを調節していることを示唆する。
３．Syn17結合タンパク質の解析から、PINK1-Parkin経路（パーキンソン病発症と関連する経路）を負に調節するPGAM5をSyn17結合タンパク質として同定し、Syn17がPGAM5の局在と機能を調節している可能性を見い出した。
４．昨年度の研究において、細胞内に侵入したレジオネラ菌はSyn17を分解するという現象を発見した。今年度は、遺伝子を欠損しているレジオネラ変異体を利用し、Syn17の分解に関与するレジオネラの遺伝子領域を同定した。この領域には複数の遺伝子が存在しているので、現在、どの遺伝子がSyn17の分解に関与しているのかを調べている。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

同定されたSyn17結合タンパク質の解析を通じて、当初の計画以上に興味深い結果が得られつつある。PGAM5はその端的な例であるが、それ以外のSyn17結合タンパク質においても少しずつ解析が進んでおり、今後大きな進展が期待できる。当初の計画にあげた「in vitro系を用いたSyn17の膜構造形成機構の解明」についてのみ進展が遅れている。

Strategy for Future Research Activity

基本的には、当初の計画どおりに研究を進めていく。平成27年度は以下の研究を進めていく予定である。（１）PGAM5とSyn17の相互作用および神経変性疾患との関連の解明。（２）レジオネラ菌のSyn17を分解するエフェクターの同定とその生理的意義の解明。（３）リポソームおよびアフリカツメガエルの卵抽出液を用いたin vitroの解析系の確立。

Research Products

• [Journal Article] Role for the ancient SNARE syntaxin 17 in regulating mitochondrial division. (2015)
  • Author(s): Arasaki, K., Shimizu, H., Mogari, H., Nishida, N., Hirota, N., Furuno, A., Kudo, Y., Baba, M., Baba, N., Cheng, J., Fujimoto, T., Ishihara, N., Ortiz-Sandoval, C., Barlow, L. D., Raturi, A., Dohmae, N., Wakana, Y., Inoue, H., Tani, K., Dacks, J. B., Simmen, T., and Tagaya, M.
  • Journal Title: Dev. Cell Volume: 32 Pages: 304-317
  • DOI: 10.1016/j.devcel.2014.12.011
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Valosin-containing protein-interacting membrane protein (VIMP) links the endoplasmic reticulum with microtubules in concert with cytoskeleton-linking membrane protein (CLIMP)-63 (2014)
  • Author(s): Noda, C., Kimura, H., Arasaki, K., Matsushita, M., Yamamoto, A., Wakana, Y., Inoue, H., and Tagaya, M.
  • Journal Title: J. Biol. Chem. Volume: 289 Pages: 24304-24313
  • DOI: 10.1074/jbc.M114.571372
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Moonlighting functions of the NRZ (mammalian Dsl1) complex. (2014)
  • Author(s): Tagaya, M., Arakaki, K., Inoue, H., and Kimura, H.
  • Journal Title: Front. Cell Dev. Biol. Volume: 2 Pages: 25
  • DOI: 10.3389/fcell.2014.00025
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] レジオネラ感染に関わるRabタンパク質の同定及びレジオネラ菌の小胞体定着化機構 (2015)
  • Author(s): 新崎恒平、川端美緒、加藤郁子、多賀谷光男
  • Organizer: 第88回日本細菌学会総会
  • Place of Presentation: 岐阜
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-28
  • Invited
• [Presentation] レジオネラ菌によるRab5ユビキチン化機構の解明 (2015)
  • Author(s): 川端美緒、加藤郁子、多賀谷光男、新崎恒平
  • Organizer: 第88回日本細菌学会総会
  • Place of Presentation: 岐阜
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [Presentation] レジオネラ菌は小胞体内での移行にRab4及びRab10を利用する (2015)
  • Author(s): 加藤郁子、川端美緒、新崎恒平、多賀谷光男
  • Organizer: 第88回日本細菌学会総会
  • Place of Presentation: 岐阜
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [Presentation] レジオネラ菌の宿主小胞体への移行及び定着化の機構 (2014)
  • Author(s): 新崎恒平、川端美緒、野内優、多賀谷光男
  • Organizer: 第87回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2014-10-15 – 2014-10-18
  • Invited
• [Presentation] PGAM5によるDrp1の脱リン酸化へのSyntaxin17の関与 (2014)
  • Author(s): 須合真士、新崎恒平、堂前直、多賀谷光男
  • Organizer: 第87回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [Remarks]
  • URL: http://pathos.ls.toyaku.ac.jp/?page_id=121