Analysis of the communication zone between endosomes and mitochondria

• Project Area: Toward an integrative understanding of functional zones in organelles
• Project/Area Number: 18H04850
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 大場 雄介 北海道大学, 医学研究院, 教授 (30333503)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000); Fiscal Year 2019: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2018: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
• Keywords: バイオイメージング / ミトコンドリア / エンドソーム / エンドゾーム

Outline of Annual Research Achievements

Ras-PI3Kシグナルの制御ペプチドとして同定したRAPEL配列の結合因子探索から、ミトコンドリアタンパク質VDAC2を同定した。VDAC2は生化学的にRAPELと結合することが確認された。またノックダウンによりRas-PI3Kのエンドソーム局在、クラスリン非依存性エンドサイトーシス、およびエンドソームの成熟化が抑制され、過剰発現によりこれらが亢進した。すなわち、VDAC2はRas-PI3Kによるエンドサイトーシスの制御を正にコントロールする因子であることが明らかになった。
ミトコンドリアタンパク質であるVDAC2がどのようにしてエンドサイトーシス制御に関与するかについては、ライブセルイメージングによりミトコンドリアとエンドソームが一過性の接触を繰り返している現象を見出し、それを起点に解析を進めた。VDAC2をノックダウンすると両者の相互作用は有意に低下した。一方、早期エンドソームマーカーがミトコンドリアとの接触することから接触過程でエンドソームの成熟が進むことが示唆された。そこで、光遺伝学手法を用いてミトコンドリアとエンドソームの接触を誘発したところ、エンドソームの成熟化が進み、VDAC2ノックダウンでその成熟化が抑制された。したがってVDAC2はエンドソームとミトコンドリアのtethering factorであると同時に、その連携ゾーンにおける働きも重要であることが示唆された。
一方、他のミトコンドリアに局在する他のRAPEL結合因子としてGC1も同定された。GC1はVDAC2とは異なり、Ras-PI3Kシグナルを負に制御した。以上の結果はエンドソームとミトコンドリアの連携ゾーンでは正と負のコミニュケーションが同時に存在し、これにより緻密に機能が制御されている可能性が示唆された。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Calcium Wave Promotes Cell Extrusion (2020)
  • Author(s): Takeuchi Y、Narumi R、Akiyama R、Vitiello E、Shirai T、Tanimura N、Kuromiya K、Ishikawa S、Kajita M、Tada M、Haraoka Y、Akieda Y、 Ishitani T、Fujioka Y、Ohba Y、Yamada S、Hosokawa Y、Toyama Y、Matsui T、Fujita Y
  • Journal Title: Current Biology Volume: 30 Issue: 4 Pages: 670-681.e6
  • DOI: 10.1016/j.cub.2019.11.089
  • NAID: 120006960639
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Localization of BCR-ABL to Stress Granules Contributes to Its Oncogenic Function (2019)
  • Author(s): Sayaka Kashiwagi, Yoichiro Fujioka, Takeshi Kondo, Aya O. Satoh, Aiko Yoshida, Mari Fujioka, Hitoshi Sasajima, Maho Amano, Takanori Teshima, Yusuke Ohba
  • Journal Title: Cell Structure and Function Volume: 44 Issue: 2 Pages: 195-204
  • DOI: 10.1247/csf.19033
  • NAID: 130007775561
  • ISSN: 0386-7196, 1347-3700
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Folding Latency of Fluorescent Proteins Affects the Mitochondrial Localization of Fusion Proteins (2019)
  • Author(s): Sayaka Kashiwagi, Yoichiro Fujioka, Aya O. Satoh, Aiko Yoshida, Mari Fujioka, Prabha Nepal, Atsushi Tsuzuki, Ozora Aoki, Sarad Paudel, Hitoshi Sasajima, Yusuke Ohba
  • Journal Title: Cell Structure and Function Volume: 44 Issue: 2 Pages: 183-194
  • DOI: 10.1247/csf.19028
  • NAID: 130007775556
  • ISSN: 0386-7196, 1347-3700
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Development of immortalized human tumor endothelial cells from renal cancer (2019)
  • Author(s): Nako Maishi, Hiroshi Kikuchi, Masumi Sato, Hiroko Nagao-Kitamoto, Dorcas A. Annan, Shogo Baba, Takayuki Hojo, Misa Yanagiya, Yusuke Ohba, Genichiro Ishii, Kenkichi Masutomi, Nobuo Shinohara, Yasuhiro Hida, Kyoko Hida
  • Journal Title: Int J Mol Sci Volume: 20 Issue: 18 Pages: 4595-4595
  • DOI: 10.3390/ijms20184595
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Clinical efficacy and safety of first-line nilotinib therapy and evaluation of the clinical utility of the FRET-based drug sensitivity test. (2019)
  • Author(s): Kondo T, Fujioka M, Fujisawa S, Sato K, Tsuda M, Miyagishima T, Mori A, Iwasaki H, Kakinoki Y, Yamamoto S, Haseyama Y, Ando S, Shindo M, Ota S, Nishio M, Kurosawa M, Ohba Y, Teshima T, on behalf of the North Japan Hematology Study Group (NJHSG).
  • Journal Title: International Journal of Hematology Volume: 110 Issue: 4 Pages: 482-489
  • DOI: 10.1007/s12185-019-02696-w
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A Peptide Derived from Phosphoinositide 3-kinase Inhibits Endocytosis and Influenza Virus Infection (2019)
  • Author(s): Fujioka Y, Satoh AO, Horiuchi K, Fujioka M, Tsutsumi K, Sasaki J, Nepal P, Kashiwagi S, Paudel S, Nishide S, Nanbo A, Sasaki T, Ohba Y
  • Journal Title: Cell Structure and Function Volume: 44 Issue: 1 Pages: 61-74
  • DOI: 10.1247/csf.19001
  • NAID: 130007636814
  • ISSN: 0386-7196, 1347-3700
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A Sialylated Voltage-Dependent Ca2+ Channel Binds Hemagglutinin and Mediates Influenza A Virus Entry into Mammalian Cells (2018)
  • Author(s): Fujioka Y, Nishide S, Ose T, Suzuki T, Kato I, Fukuhara H, Fujioka M, Horiuchi K, Satoh AO, Nepal P, Kashiwagi S, Wang J, Horiguchi M, Sato Y, Paudel S, Nanbo A, Miyazaki T, Hasegawa H, Maenaka K, Ohba Y
  • Journal Title: Cell Host Microbe Volume: 23 Issue: 6 Pages: 809-818
  • DOI: 10.1016/j.chom.2018.04.015
  • NAID: 120006643588
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The Role of Transforming Growth Factor β in Cell-to-Cell Contact-Mediated Epstein-Barr Virus Transmission (2018)
  • Author(s): Nanbo A, Ohashi M, Yoshiyama H, Ohba Y
  • Journal Title: Front Microbiol Volume: 9 Pages: 984-984
  • DOI: 10.3389/fmicb.2018.00984
  • NAID: 120006489803
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Infection of Epstein?Barr Virus in Type III Latency Modulates Biogenesis of Exosomes and the Expression Profile of Exosomal miRNAs in the Burkitt Lymphoma Mutu Cell Lines (2018)
  • Author(s): Nanbo Asuka、Katano Harutaka、Kataoka Michiyo、Hoshina Shiho、Sekizuka Tsuyoshi、Kuroda Makoto、Ohba Yusuke
  • Journal Title: Cancers Volume: 10 Issue: 7 Pages: 237-237
  • DOI: 10.3390/cancers10070237
  • NAID: 120006491456
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Budding of Ebola Virus Particles Requires the Rab11-Dependent Endocytic Recycling Pathway (2018)
  • Author(s): Nanbo A, Ohba Y
  • Journal Title: J Infect Dis Volume: 218 Issue: suppl_5 Pages: S388-S396
  • DOI: 10.1093/infdis/jiy460
  • NAID: 120006773327
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 蛍光タンパク質の成熟促進化はミトコンドリアマーカー本来の局在を阻害する (2020)
  • Author(s): 柏木 彩花、藤岡 容一朗、佐藤 絢、吉田 藍子、藤岡 真理、Nepal Prabha、続木 惇、 青木 大空、Paudel Sarad、笹島 仁、大場 雄介
  • Organizer: 第97回日本生理学会大会
• [Presentation] Live-cell imaging and analysis of the plasma membrane dynamics during clathrin-mediated endocytosis by high-speed atomic force microscopy (2019)
  • Author(s): A. Yoshida、N . Sakai、N . Takahashi、S . H . Yoshimura、 Y . Ohba
  • Organizer: ASCB|EMBO 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Functional Analysis of Mitochondria-endosome Interaction in the Regulation of Endocytosis (2019)
  • Author(s): A. O. Satoh、Y .Fujioka、H. Sasajima、S . Paudel、A . Nanbo、Y . Ohba
  • Organizer: ASCB|EMBO 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Irs4 Mediates Egf-dependentUpregulation of Endocytosis through the Recruitment of Ras-pi3k Complex to the Endosome. (2019)
  • Author(s): M . Amano、Y. Fujioka、A . O . Satoh、K. Horiuchi、A . Yoshida、H. Sasajima、C . Obuse、 Y. Ohba
  • Organizer: ASCB|EMBO 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] インフルエンザウイルス粒子の細胞取り込み機構の解析 (2019)
  • Author(s): 藤岡 容一朗、佐藤 絢、吉田 藍子、笹島 仁、Sarad Paudel、皆川 慶嘉、田端 和仁、野地 博行、大場 雄介
  • Organizer: 第42回日本分子生物学会年会
• [Presentation] IRS4はRas ‐ PI3K複合体のエンドソーム局在化を介して依存性エンドサイトーシスを制御する (2019)
  • Author(s): 天野 麻穂、藤岡 容一朗、佐藤 絢、堀内 浩水、吉田 藍子、笹島 仁、小布施 力史、大場 雄介
  • Organizer: 第42回日本分子生物学会年会
• [Presentation] Probing in vivo dynamics of plasma membrane during clathrin-mediated endocytosis (2019)
  • Author(s): Aiko Yoshida、Nobuaki Sakai、Naoki Takahashi、Shige H. Yoshimura、Yusuke Ohba
  • Organizer: 第42回日本分子生物学会年会
• [Presentation] 電位依存性Ca2+チャネルはシアル酸化依存的にA型インフルエンザヘマグルチニンと結合し宿主細胞へのウイルス粒子の取り込みを制御する (2019)
  • Author(s): 大場雄介
  • Organizer: 第92回日本生化学会学会
  • Invited
• [Presentation] クラスリン依存性エンドサイトーシスに伴う細胞膜動態のライブセル可視化解析 (2019)
  • Author(s): 吉田藍子、大場雄介
  • Organizer: 第92回日本生化学会学会
  • Invited
• [Presentation] 細胞膜動態のcorrelative imaging (2019)
  • Author(s): 大場雄介
  • Organizer: 第57回日本生物物理学会年会
  • Invited
• [Presentation] 高速原子間力顕微鏡によるエンドサイトーシスに伴う細胞膜の形状変化の ライブセルイメージング (2019)
  • Author(s): 吉田 藍子、酒井 信明、 高橋 直希、吉村 成弘、 大場 雄介
  • Organizer: 第71回日本細胞生物学会
• [Presentation] ミトコンドリアポアタンパク質を介したミトコンドリア _ エンドソーム間 相互作用によるエンドサイトーシス制御機構 (2019)
  • Author(s): 佐藤 絢、藤岡 容一朗、笹島 仁、 南保 明日香、大場 雄介
  • Organizer: 第71回日本細胞生物学会
• [Presentation] 蛍光タンパク質の成熟促進化はオルガネラマーカー本来の局在を阻害する (2019)
  • Author(s): 柏木 彩花、藤岡 容一朗、 笹島 仁、大場 雄介
  • Organizer: 第71回日本細胞生物学会
• [Presentation] Ras-PI3Kシグナルによるエンドサイトーシスの制御機構 (2019)
  • Author(s): 大場雄介
  • Organizer: 第71回日本細胞生物学会
• [Presentation] Fluorescence Imaging of membrane dynamics and intracellular signaling (2019)
  • Author(s): Yusuke Ohba
  • Organizer: The 9th Federation of Asian and Oceanian Physiological Societies Congress (FAOPS2019) in conjunction with the 96th Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
• [Presentation] A PI3K-derived peptide inhibits clathrin-independent endocytosis and influenza virus infection (2018)
  • Author(s): Yoichiro Fujioka, Aya O Satoh, Kosui Horiuchi, Mari Fujioka, Sarad Paudel, Asuka Nanbo, Yusuke Ohba
  • Organizer: 第70回日本細胞生物学会
• [Presentation] Involvement of actin dynamics in the endocytic process revealed by fast-scanning atomic force microscopy (2018)
  • Author(s): Aiko Yoshida, Nobuaki Sakai, Yoshitsugu Uekusa, Shige H Yoshimura, Yusuke Ohba
  • Organizer: 第70回日本細胞生物学会
• [Presentation] The role of an Na,K-ATPase in spatiotemporal regulation of Ras- PI3K signaling and endocytosis (2018)
  • Author(s): Sayaka Kashiwagi, Yoichiro Fujioka, Kosui Horiuchi, Aya O Satoh, Prabha Nepal, Aiko Yoshida, Sarad Paudel, Asuka Nanbo, Yusuke Ohba
  • Organizer: 第70回日本細胞生物学会
• [Presentation] A mitochondrial outer membrane protein is involved in the regulation of Ras-PI3K signaling-mediated endocytosis (2018)
  • Author(s): Aya O Satoh, Yoichiro Fujioka, Kosui Horiuchi, Prabha Nepal, Sayaka Kashiwagi, Aiko Yoshida, Mari Fujioka, Sarad Paudel, Asuka Nanbo, Yusuke Ohba
  • Organizer: 第70回日本細胞生物学会
• [Presentation] Development of FRET-based biosensors for measuring tyrosine kinase activity in living cells (2018)
  • Author(s): Mari Fujioka, Yoichiro Fujioka, Aya O Satoh, Prabha Nepal, Sayaka Kashiwagi, Aiko Yoshida, Sarad Paudel, Asuka Nanbo, Yusuke Ohba
  • Organizer: 第70回日本細胞生物学会
• [Presentation] The Role of tubulin in the regulation of endocytosis mediated by Ras-PI3K signaling (2018)
  • Author(s): Sarad Paudel, Yoichiro Fujioka, Aya O. Satoh, Mari Fujioka, Kosui Horiuchi, Prabha Nepal, Sayaka Kashiwagi, Aiko Yoshida, Asuka Nanbo, Yusuke Ohba
  • Organizer: 第70回日本細胞生物学会
• [Presentation] Role of inner mitochondrial membrane proteins in the regulation of endocytosis mediated by Ras-PI3K signaling (2018)
  • Author(s): Prabha Nepal, Yoichiro Fujioka, Aya O. Satoh, Kosui Horiuchi, Sarad Paudel, Sayaka Kashiwagi, Aiko Yoshida, Mari Fujioka, Asuka Nanbo, Yusuke Ohba
  • Organizer: 第70回日本細胞生物学会