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Control of neurite development by a novel SUMOylation-regulating mechanism

Research Project

Project/Area Number 18K06491
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 46010:Neuroscience-general-related
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

秋山 博紀  早稲田大学, 人間科学学術院, その他(招聘研究員) (40568854)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 榊原 伸一  早稲田大学, 人間科学学術院, 教授 (70337369)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2023-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
KeywordsSUMO化 / SENP5 / 神経発生 / 突起伸長
Outline of Annual Research Achievements

SUMO化はタンパク質機能を制御する可逆的な翻訳後修飾の一種であり,がんや神経変性疾患などとの関連も指摘され,注目を集めている。しかし,神経系発生過程におけるSUMO化の機能の詳細は不明である。我々は,新規に同定したSENP5のペプチダーゼ活性欠失型アイソフォームが脱SUMO化を阻害することを見出した。神経突起発達が盛んな胎生後期の脳には,従来型・活性欠失型双方のSENP5が発現しており,このふたつのアイソフォームによる拮抗的SUMO化調節によって突起発達が制御される可能性がある。本研究課題ではこの新規SUMO化調節を介した神経突起発達制御機構の詳細解明を目指しており,昨年度までに,従来型・活性欠失型SENP5のノックダウン,強制発現により神経突起発達ならびに大脳皮質発生が制御されること,さらに,従来型/活性欠失型SENP5によりDrp-1の脱SUMO化/SUMO化が亢進すること,また,ミトコンドリアが長く/短くなることを示した。今年度は,SENP5によるミトコンドリア動態調節の分子機構の解明を目指した。
Drp-1-KO HeLa細胞にDrp-1-WTおよびDrp-1-4KR(SUMO化不全変異体)を発現させ,従来型/活性欠失型SENP5の影響を解析した。結果,SENP5によるミトコンドリア動態調節がDrp-1-4KR発現細胞で消失した。すなわち,SENP5によるミトコンドリア動態調節がDrp-1のSUMO化状態を制御することで行われていることが示された。また,このミトコンドリア動態調節過程にSENP5によるDrp-1のUbiquitin化および小胞体との相互作用が関与することを示唆する結果を得た。これまでの成果をまとめ,国際誌上で公表した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初の予定通り,SENP5依存的なSUMO化調節を受け,大脳皮質発生および神経突起発達を制御する分子としてDrp1を同定した。しかし,COVID-19の影響から2021年度の実験が制限されたため,小胞体との相互作用を含んだ,SENP5依存的なミトコンドリア動態調節機構の詳細解明まで至らなかった。

Strategy for Future Research Activity

SENP5がどのようにしてDrp-1と小胞体との相互作用に影響を及ぼし,ミトコンドリア形態調節を制御するか,その詳細なメカニズムを明らかにする。また,2021年度までの知見から,SENP5はDrp-1以外の基質を介して小胞体およびミトコンドリアの形態調節に影響を及ぼす可能性が示唆されるため,この基質の同定を試みる。

Report

(4 results)
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report

Research Products

(6 results)

All 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (4 results)

  • [Journal Article] Drp1 SUMO/deSUMOylation by Senp5 isoforms influences ER tubulation and mitochondrial dynamics to regulate brain development2021

    • Author(s)
      Yamada Seiya、Sato Ayaka、Ishihara Naotada、Akiyama Hiroki、Sakakibara Shin-ichi
    • Journal Title

      iScience

      Volume: 24 Pages: 103484-103484

    • DOI

      10.1016/j.isci.2021.103484

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Control of cell migration by the novel protein phosphatase-2A interacting protein inka22020

    • Author(s)
      Akiyama H, Iwasaki Y, Yamada S, Kamiguchi H, and Sakakibara S.
    • Journal Title

      Cell Tissue Res

      Volume: 380(3) Pages: 527-537

    • DOI

      10.1007/s00441-020-03169-x

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 発生段階および成体マウス中枢神経系における脱SUMO化酵素SENP5の局在解析2020

    • Author(s)
      佐藤彩佳, 山田晴也, 秋山博紀, 榊原伸一
    • Organizer
      第43回日本分子生物学会年会(オンライン開催)
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 脱SUMO化酵素SENP5による神経分化制御2019

    • Author(s)
      佐藤彩佳, 山田晴也, 秋山博紀, 榊原伸一
    • Organizer
      第42回日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Inka2による接着構造動態制御を介した細胞移動の調節2018

    • Author(s)
      秋山 博紀,岩崎 優美,榊原 伸一
    • Organizer
      第41回日本神経科学大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Inka2による接着斑動態の調節と細胞移動の制御2018

    • Author(s)
      秋山 博紀,岩崎 優美,山田 晴也,上口 裕之,榊原 伸一
    • Organizer
      第41回日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2018 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-12-28  

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