• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2023 Fiscal Year Annual Research Report

繊毛内タンパク質輸送装置とトランジションゾーンのメゾスケール構造-機能相関の解明

Publicly Offered Research

Project AreaNew cross-scale biology
Project/Area Number 22H05539
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

加藤 洋平  京都大学, 薬学研究科, 連携教授 (90568172)

Project Period (FY) 2022-06-16 – 2024-03-31
Keywords一次繊毛 / 繊毛病 / IFT装置 / トランジションゾーン / ゲノム編集 / 膨張顕微鏡法
Outline of Annual Research Achievements

一次繊毛は細胞のアンテナとして機能するオルガネラであり、その異常は繊毛病と呼ばれ、多様な重篤症状を引き起こす。これらの症状は、一次繊毛の形成や機能維持に重要な役割を果たす繊毛内タンパク質輸送(Intraflagellar transport: IFT)装置およびトランジションゾーン(Transition zone: TZ)の異常により引き起こされる。本研究では、IFT装置とTZのメゾスケール(20-500 nm)での構造-機能相関を解明することを目指した。
本年度は、繊毛病の原因でありトランジションゾーンに関与すると予想されるTMEM218を対象に研究を進めた。まず、CRISPR/Cas9技術を活用して不死化ヒト網膜色素上皮細胞(hTERT-RPE1)からTMEM218を欠損させたノックアウト(KO)細胞株を樹立した。繊毛の形成には大きな影響がなかったものの、繊毛に局在する膜タンパク質に異常が観察された。次にレンチウイルスベクターを使用し、野生型および繊毛病型遺伝子をKO細胞に導入し、表現型の違いを評価した。ジュベール症候群(JBTS)関連のTMEM218変異体を導入した場合、TZのバリア機能が回復したことが確認された。一方で、メッケル症候群(MKS)関連の変異体では回復が見られなかった。これにより、繊毛異常が疾患の重症度と相関していることが示唆された。
さらに、Ultrastructure expansion microscopy(U-ExM)を用いた条件検討を行い、IFTタンパク質が繊毛の基底小体で取る9回対称構造を明瞭に観察する方法を開発した。現在はこの手法を用いてIFT装置やTZの構造を超解像で観察し、それらの構造と機能の詳細な解析を進めている。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (16 results)

All 2023 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (11 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Mirror-Image Single-Domain Antibody for a Novel Nonimmunogenic Drug Scaffold2023

    • Author(s)
      Aoki Keisuke、Manabe Asako、Kimura Hiroyuki、Katoh Yohei、Inuki Shinsuke、Ohno Hiroaki、Nonaka Motohiro、Oishi Shinya
    • Journal Title

      Bioconjugate Chemistry

      Volume: 34 Pages: 2055~2065

    • DOI

      10.1021/acs.bioconjchem.3c00372

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Compound heterozygous IFT81 variations in a skeletal ciliopathy patient cause Bardet-Biedl syndrome-like ciliary defects2023

    • Author(s)
      Tasaki Koshi、Zhou Zhuang、Ishida Yamato、Katoh Yohei、Nakayama Kazuhisa
    • Journal Title

      Human Molecular Genetics

      Volume: 32 Pages: 2887~2900

    • DOI

      10.1093/hmg/ddad112

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dynein-2-driven intraciliary retrograde trafficking indirectly requires multiple interactions of IFT54 in the IFT-B complex with the dynein-2 complex2023

    • Author(s)
      Hiyamizu Shunya、Qiu Hantian、Tsurumi Yuta、Hamada Yuki、Katoh Yohei、Nakayama Kazuhisa
    • Journal Title

      Biology Open

      Volume: 12 Pages: -

    • DOI

      10.1242/bio.059976

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 繊毛トランジション・ゾーンの構成膜貫通タンパク質TMEM218の変異に起因する繊毛病発症の分子基盤2023

    • Author(s)
      藤居大樹, 加藤洋平, 中山和久
    • Organizer
      第96回日本生化学会大会
  • [Presentation] ヘッジホッグシグナル転写因子GLIが繊毛先端に輸送される分子機構2023

    • Author(s)
      高橋優利, 石田大和, 加藤洋平, 中山和久
    • Organizer
      第96回日本生化学会大会
  • [Presentation] 繊毛GPCRの繊毛外への排出におけるβ-アレスチンの役割2023

    • Author(s)
      村井理人, 阿曽伸哉, 加藤洋平, 中山和久
    • Organizer
      第96回日本生化学会大会
  • [Presentation] ヒト一次繊毛の基部におけるIFT装置組立ての分子機構2023

    • Author(s)
      田崎晃司, 加藤洋平, 中山和久
    • Organizer
      第96回日本生化学会大会
  • [Presentation] 繊毛病(メッケル症候群)で見られるTXNDC15の変異に起因する一次繊毛の機能異常2023

    • Author(s)
      山崎慎悟, 加藤洋平, 中山和久
    • Organizer
      第96回日本生化学会大会
  • [Presentation] 繊毛GPCRの繊毛外排出におけるβ-アレスチンの役割の解明2023

    • Author(s)
      村井理人, 加藤洋平, 中山和久
    • Organizer
      第22回次世代を担う若手ファーマ・バイオフォーラム2023
  • [Presentation] 転写因子Gli1/Gli2/Gli3の繊毛先端への輸送の分子機構と役割2023

    • Author(s)
      石田 大和, 高橋 優利, 加藤 洋平, 中山 和久
    • Organizer
      第75回日本細胞生物学会大会
  • [Presentation] 膨張顕微鏡法による一次繊毛の超解像イメージング: ProExMとU-ExMの比較および抗体適用性の評価2023

    • Author(s)
      加藤 洋平, 里田 裕紀, 田崎 晃司, 千葉 秀平, 中山 和久
    • Organizer
      第75回日本細胞生物学会大会
  • [Presentation] 骨格繊毛病の原因となるIFT81の変異はBardet -Biedl 症候群(BBS)様の繊毛の異常を引き起こす2023

    • Author(s)
      田崎 晃司, 石田 大和, 加藤洋平, 中山 和久
    • Organizer
      第75回日本細胞生物学会大会
  • [Presentation] 一次繊毛の機能的区画化におけるトランジションゾーンの役割の解析2023

    • Author(s)
      高橋 佑太, 喜田 拓音, 大橋 一正, 水野 健作, 加藤 洋平, 中山 和久, 千葉 秀平
    • Organizer
      日本生化学会東北支部 第89回例会
  • [Presentation] 繊毛トランジション・ゾーンの構成膜タンパク質TMEM218の変異に起因する繊毛病の分子基盤2023

    • Author(s)
      藤居大樹, 加藤洋平, 中山和久
    • Organizer
      第69回日本生化学会近畿支部例会
  • [Remarks] 京都大学薬学研究科生体情報制御学分野

    • URL

      http://www.pharm.kyoto-u.ac.jp/physchem/

  • [Remarks] リサーチマップ

    • URL

      https://researchmap.jp/ykatoh/

URL: 

Published: 2024-12-25  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi