Elucidation of osmo-physiology through analysis where and how osmotic circumstance functions in the body
| Project/Area Number |
18H02569
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 47030:Pharmaceutical hygiene and biochemistry-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
名黒 功 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 准教授 (80401222)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Fiscal Year 2019: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2018: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
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| Keywords | Osmo-physiology / 浸透圧 / ASK3 / NFAT5 / 代謝変化 / 細胞代謝 / osmo-physiology / 脂質分子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ASK3プロモーター下流で蛍光タンパクを発現するマウスについて透明化技術を応用して解析を行った結果から、脈絡叢のASK3発現に着目して、脈絡叢細胞の細胞株や単離脈絡叢におけるASK3の浸透圧応答とその下流分子の挙動について解析を行った。また、脾臓で観察された蛍光に着目して、蛍光を持つ細胞の種類の特定を行ったところ、特定の分子を発現するマクロファージの一部にASK3が発現することが示唆された。この知見は急性臓器炎症モデルで観察されるASK3欠損の影響を説明する要因の一つになる可能性がある。
siRNAスクリーニングの結果で得られたNFAT5の制御分子のうち、昨年度NFAT5依存的な遺伝子発現への影響が確かめられた分子について、NFAT5制御のメカニズムの解析を進めた結果、この分子の欠損によりNFAT5の誘導遺伝子プロモーターへのリクルートが低下することが明らかになった。また、マイクロアレイ解析の結果、NFAT5制御遺伝子のうち一定割合のものが発見した制御分子に影響を受けることが確かめられた。また、この分子がマウスから単離した腹腔マクロファージにおいても培養細胞と同様の挙動を示すことが明らかになった。
昨年度見出した高浸透圧ストレス依存的に細胞内で増加する脂質関連分子については、ミトコンドリアにおける脂質代謝の変化と関連することを示唆する結果を得た。また、脂質代謝ではなく、糖代謝に関しても浸透圧依存的に変化することを見出し、浸透圧ストレスと包括的な代謝変化との関連の解析を進める。
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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
研究実施計画に記載していた以下の(I)-(III)の全ての項目に関して、当初の計画どおりの研究を実施し、研究の進展に有用な情報が得られたため。
（I）浸透圧ストレス応答性キナーゼASK3の機能する場と役割の解析：ASK3プロモーター下流で蛍光タンパクを発現するマウスの臓器における蛍光シグナルを発する細胞のキャラクタライズを進め、具体的な細胞の種類とその中でASK3が担うシグナル伝達経路を明らかにしつつある。これらの結果をもとに、それぞれのASK3発現細胞でのASK3の役割について解析を進める。
（II）高浸透圧によるNFAT5制御の分子機構解析：昨年度NFAT5の高浸透圧依存的な遺伝子誘導に対する影響を確かめたゲノムワイドsiRNAスクリーニング候補分子について、具体的な作用メカニズムとして誘導対象遺伝子上へのNFAT5のリクルートの制御であるという分子機構を見出した。さらに、NFAT5依存性に誘導される遺伝子の中でもこの制御因子に影響を受けないものは、プロモーター上へのNFAT5のリクルートもこの制御因子の有無で影響を受けないことがわかり、妥当性のある分子機構と考えられる。この制御分子は培養細胞の実験系で見出した制御分子であったが、マウス腹腔マクロファージにおいても類似の挙動を示す結果を得ており、実際の免疫細胞でこのメカニズムが機能する可能性について今後研究を進める。
（III）浸透圧ストレスで変化する脂質の解析：高浸透圧ストレス依存的に細胞内で増加する脂質関連分子とミトコンドリアの機能の関連が明らかになり、さらに糖代謝についても浸透圧ストレスが影響を与えることが明らかになった。この知見は、浸透圧環境が想像以上に細胞代謝に大きな影響を与えることを示唆しており、今後immunometabolismとの関連を検討する上でも非常に有用な知見である。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画に沿って以下の(I)-(III)の3つの視点から浸透圧ストレス応答の分子基盤の解明を進める。
（I）浸透圧ストレス応答性キナーゼASK3の機能する場と役割の解析：これまでの研究でASK3が脳の脈絡叢上皮細胞と脾臓の特殊なマクロファージに発現することが示唆されたため、これらの細胞の機能に着目した解析を進める。脈絡叢については、WTとASK3ノックアウトマウスから単離した脈絡叢のトランスクリプトーム解析を行う。マクロファージについては、当該細胞の浸透圧刺激に対する応答性についてASK3欠損の影響を解析すると共に、ASK3ノックアウトマウスで観察される急性臓器炎症に対する耐性の一因になるか検討を進める。
（II）高浸透圧によるNFAT5制御の分子機構解析：本研究で同定したNFAT5の制御因子の一つは、NFAT5の誘導対象遺伝子のプロモータへのリクルートを制御することを見出したため、この一般性について検証を進める。具体的には、NFAT5やこの制御分子の欠損における高浸透圧依存的なトランスクリプトーム変化から、NFAT5依存的誘導遺伝子のうちの一部のみがこの制御分子にも制御されていることがわかったため、各誘導遺伝子に対する制御の有無とプロモータ上でのNFAT5と制御分子の相互作用の相関関係について解析する。さらに、腹腔マクロファージなど、内在性の免疫細胞の浸透圧応答において、この制御分子の機能の解析も進める。
（III）浸透圧ストレスで変化する脂質の解析：これまでの研究により高浸透圧ストレス時に脂質代謝と糖代謝が変化する知見を得たため、包括的な細胞代謝の変化をメタボローム解析で明らかにする。その結果から浸透圧刺激が細胞代謝をどのような分子機構で変化させるかについて明らかにし、免疫細胞の浸透圧環境依存的なリモデリングにおける細胞代謝変化の影響を解析する。
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Report
(2 results)
Research Products
(21 results)
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[Journal Article] Genome-wide siRNA screening reveals that DCAF4-mediated ubiquitination of optineurin stimulates autophagic degradation of Cu/Zn superoxide dismutase.2020
Author(s)
Homma, K., Takahashi, H., Tsuburaya, N., Naguro, I., Fujisawa, T. and Ichijo, H.
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Journal Title
Journal of Biological Chemistry
Volume: 295
Pages: 3148-3158
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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