ミトコンドリア内タンパク質リン酸化シグナルによるストレス応答機構の解明

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26293016
• Research Institution: Nagasaki University
• Principal Investigator: 武田 弘資 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(薬学系), 教授 (10313230)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: ミトコンドリア / ストレス応答 / タンパク質リン酸化 / プロテインホスファターゼ

Outline of Annual Research Achievements

本年度は、昨年度にPGAM5の新規結合タンパク質として同定したSRm160についての解析をさらに進めた。SRm160は選択的pre-mRNAスプライシングのco-activatorとして報告されており、実際、CD44のmini-geneを用いて解析を行ったところ、SRm160はCD44 variant exon 5 (V5)の成熟mRNAへの取り込みを促進することを確認した。それと同時に、SRm160のV5取り込み促進効果をPGAM5が抑制することが分かった。一方、不活性型PGAM5にはそのような抑制効果が認められなかったことから、PGAM5がSRm160のリン酸化レベルを調節することで、選択的pre-mRNAスプライシングの制御に関わることが示唆された。昨年度はアポトーシス刺激に応じて切断型PGAM5が細胞質に放出される状況があることを明らかにしたが、今年度は新たに、オートファジーの機構を使った積極的なミトコンドリア排除機構であるマイトファジーの過程においても、切断型PGAM5が細胞質に放出されてくることが見出した。本研究で着目しているもう一つのミトコンドリア局在プロテインホスファターゼPPTC7については、安定発現細胞株を作製し、ミトコンドリア内での局在を詳細に検討したところ、おもにマトリックス内に存在し、一部は内膜のマトリックス側に表在性膜タンパク質として局在していることを明らかにした。また、プルダウンアッセイにより、PPTC7結合分子をいくつか同定し、その解析に着手した。そのうちの一つの結合分子は、ミトコンドリアストレスに依存してPPTC7との結合が増強されることを確認している。また、内在性PPTC7を検出することを目的にモノクローナル抗体の作製を進め、いくつかのポジティブクローンを獲得した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

ミトコンドリアストレスに応答して切断されたPGAM5がミトコンドリアから放出され、その一部が核タンパク質のリン酸化調節を介して選択的pre-mRNAスプライシングの調節に働くという新しいPGAM5の分子機能を見出したことは大きな進展である。また、機能未知であるPPTC7については結合分子の同定と解析が進んでおり、分子機能の解明に大きく近づいている。

Strategy for Future Research Activity

ここまではおおむね順調に進展しているため、当初の研究計画どおりに研究を進めたい。

Research Products

• [Journal Article] Osmotic stress induces the phosphorylation of WNK4 Ser575 via the p38MAPK-MK pathway. (2016)
  • Author(s): Maruyama, J., Kobayashi, Y., Umeda, T., Vandewalle, A., Takeda, K., Ichijo, H. and Naguro, I.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 6 Pages: 18710
  • DOI: DOI:10.1038/srep18710
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The ablation of mitochondrial protein phosphatase PGAM5 confers resistance against metabolic stress (2016)
  • Author(s): Sekine, S., Yao, A., Hattori, K., Sugawara, S., Naguro, I., Koike, M., Uchiyama, Y., Takeda, K., and Ichijo, H.
  • Journal Title: EBioMedicine Volume: 5 Pages: 82-92
  • DOI: 10.1016/j.ebiom.2016.01.031
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] TNF-α induces caspase-1 activation independently of simultaneously induced NLRP3 in 3T3-L1 cells. (2016)
  • Author(s): Furuoka, M., Ozaki, K., Sadatomi, D., Mamiya, S., Yonezawa, T., Tanimura, S., and Takeda, K.
  • Journal Title: Journal of Cellular Physiology Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1002/jcp.25385
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The ASK family kinases differentially mediate induction of type I interferon and apoptosis during the antiviral response (2015)
  • Author(s): Okazaki, T., Higuchi, M., Takeda, K., Iwatsuki-Horimoto, K., Kiso, M., Miyagishi, M., Yanai, H., Kato, A., Yoneyama, M., Fujita, T., Taniguchi, T., Kawaoka, Y., Ichijo, H. and Gotoh, Y.
  • Journal Title: Science Signaling Volume: 8 Pages: ra78
  • DOI: 10.1126/scisignal.aab1883
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] ミトコンドリア・プロテインホスファターゼ ーオルガネラ機能制御からシグナル伝達へー (2015)
  • Author(s): 武田弘資
  • Journal Title: 実験医学 Volume: 33 Pages: 1522-1528
• [Journal Article] ミトコンドリアによる慢性炎症制御 (2015)
  • Author(s): 武田弘資
  • Journal Title: 別冊BIO Clinica 慢性炎症と疾患 Volume: 4 (2) Pages: 32-37
• [Presentation] 切断型PGAM5のミトコンドリア外での機能 (2016)
  • Author(s): 山口 文音、徳留 利恵、爾摩 知奈津、横関 雅史、石川颯、谷村 進、武田 弘資
  • Organizer: 第７回 プロテインホスファターゼ研究会学術集会
  • Place of Presentation: 基礎生物学研究所（岡崎市）
  • Year and Date: 2016-01-29 – 2016-01-30
• [Presentation] 切断型PGAM5のミトコンドリア外での機能 (2015)
  • Author(s): 山口 文音、徳留 利恵、爾摩 知奈津、横関 雅史、谷村 進、武田 弘資
  • Organizer: BMB2015（第38回日本分子生物学会年会･第88回日本生化学会大会･合同大会）
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（横浜市）
  • Year and Date: 2015-12-01 – 2015-12-04
• [Presentation] 細胞外ATPによるNLRP3インフラマソーム活性化におけるミトコンドリアの役割 (2015)
  • Author(s): 貞富 大地、山村 康雄、本田 詩乃、中塩屋 和孝、後藤 梓、武田 弘資
  • Organizer: BMB2015（第38回日本分子生物学会年会･第88回日本生化学会大会･合同大会）
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（横浜市）
  • Year and Date: 2015-12-01 – 2015-12-04
• [Presentation] THP-1細胞からのIL-1β分泌におけるミトコンドリアの役割 (2015)
  • Author(s): 山村 康雄、貞富 大地、中塩屋 和孝、本田 詩乃、後藤 梓、武田 弘資
  • Organizer: BMB2015（第38回日本分子生物学会年会･第88回日本生化学会大会･合同大会）
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（横浜市）
  • Year and Date: 2015-12-01 – 2015-12-04
• [Presentation] Myosin 1Eはカベオラの極性化を誘導することで細胞運動を亢進させる (2015)
  • Author(s): 谷村 進、有近 直也、大山 要、河野 通明、武田 弘資
  • Organizer: BMB2015（第38回日本分子生物学会年会･第88回日本生化学会大会･合同大会）
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（横浜市）
  • Year and Date: 2015-12-01 – 2015-12-04
• [Presentation] SH3P2はMyosin 1Eの細胞質アンカーとして機能する (2015)
  • Author(s): 有近 直也、武田 弘資、河野 通明、谷村 進
  • Organizer: BMB2015（第38回日本分子生物学会年会･第88回日本生化学会大会･合同大会）
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（横浜市）
  • Year and Date: 2015-12-01 – 2015-12-04
• [Presentation] 微小管重合阻害はGEF-H1-RhoA-ROCK経路の活性化を介してマイクロベジクルの放出を促進する (2015)
  • Author(s): 谷村進、武田弘資
  • Organizer: 第74回 日本癌学会総会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場（名古屋市）
  • Year and Date: 2015-10-08 – 2015-10-10
• [Presentation] NLRP3インフラマソーム活性化におけるミトコンドリアの役割 (2015)
  • Author(s): 貞富 大地、山村 康雄、本田 詩乃、中塩屋 和孝、後藤 梓、武田 弘資
  • Organizer: 第14回 次世代を担う若手ファーマ・バイオフォーラム
  • Place of Presentation: 千葉大学（千葉市）
  • Year and Date: 2015-09-12 – 2015-09-13
• [Presentation] 3T3-L1脂肪細胞におけるTNF-αによるCaspase-1の活性化とNLRP3の発現誘導 (2015)
  • Author(s): 古岡真菜、間宮彩華、尾﨑惠一、武田弘資
  • Organizer: 平成27年度 日本生化学会九州支部例会
  • Place of Presentation: 九州大学（福岡市）
  • Year and Date: 2015-05-16 – 2015-05-17
• [Remarks] 長崎大学大学院医歯薬学総合研究科 細胞制御学分野
  • URL: http://www.ph.nagasaki-u.ac.jp/lab/cell/index-j.html