パルミトイル化サイクルの意義とその基質によるシナプス伝達制御機構の解明

• 研究課題/領域番号: 14J02851
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 神経化学・神経薬理学
• 研究機関: 総合研究大学院大学
• 研究代表者: 村上 達郎 総合研究大学院大学, 生命科学研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2014-04-25 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円); 2015年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円); 2014年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
• キーワード: 脱パルミトイル化反応 / パルミトイル化反応 / 翻訳後修飾 / 脂質修飾 / 脳 / 生化学 / コンディショナルノックアウトマウス / 神経発生 / シグナル伝達 / 細胞内輸送 / シナプス可塑性

研究実績の概要

新規脱パルミトイル化酵素の一系統のノックアウト(KO)マウスを樹立し解析したところ、KOマウスの体重は減少傾向にあった。また、このタンパクは組織特異的な発現パターンを示し、この酵素の基質候補と考えているHRas及びNRasも脳に優位に発現していた。さらにこのタンパクは全脳において年齢に依存せず一定量発現し、年齢依存的にHRasの発現量は増加したがNRasの発現量は減少した。また、このタンパクは生後14日目と成体の各種脳領域では異なる発現パターンを示した。これらの結果から、この酵素と基質は時空間的に制御されていることを明らかにした。次に、基質タンパクの発現量及びパルミトイル化レベルを検証したところ、HRasの発現量は変化していなかったが、パルミトイル化レベルは上昇した。この結果から、生後一ヶ月の全脳においてこのタンパクはHRasのパルミトイル化レベルを制御していることが示唆された。
パルミトイル化酵素DHHC2KOマウスの解析も行った。脳においてDHHC2の基質候補であるFynとCKAP4は持続的に一定量発現していたが、PSD-95は成体にかけて発現量が上昇しDHHC2の発現パターンとは逆相関した。DHHC2KOマウスにおいてこれらのタンパクをはじめとする基質タンパクの発現量及びパルミトイル化レベルを検証したが、顕著な差は観られなかった。DHHC2が抑制性神経やマイナーなポピュレーションでのみ発現している場合、たとえその細胞において基質のパルミトイル化レベルが変化していたとしても生化学的に検出することが困難であることが予想される。それゆえ、基質のCSノックインマウスで表現系が観られ、DHHC2KOマウスでフェノコピーが観られるかを検証することが正攻法である。無論、in vitroで観ている結果がartifactである可能性もあり、DHHC2の重要性は再考しなければならない。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Local palmitoylation cycles and specialized membrane domain organization (2016)
  • 著者名/発表者名: Fukata Y, Murakami T, Yokoi N, Fukata M
  • 雑誌名: Curr Top Membr 巻: 77 ページ: 97-141
  • DOI: 10.1016/bs.ctm.2015.10.003
  • ISBN: 9780128054048
  • 査読あり
• [雑誌論文] ELMOD2 is anchored to lipid droplets by palmitoylation and regulates ATGL recruitment (2015)
  • 著者名/発表者名: Michitaka Suzuki, Tatsuro Murakami, Jinglei Cheng, Hiroyuki Kano, Masaki Fukata, and Toyoshi Fujimoto
  • 雑誌名: MOLECULAR BIOLOGY OF THE CELL 巻: - 号: 12 ページ: 2333-2342
  • DOI: 10.1091/mbc.e14-11-1504
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Synaptic nanodomains generated by local palmitoylation cycles (2015)
  • 著者名/発表者名: Masaki Fukata, Atsushi Sekiya, Tatsuro Murakami, Norihiko Yokoi, Yuko Fukata
  • 雑誌名: Biochemical Society Transactions 巻: 43(2) 号: 2 ページ: 199-204
  • DOI: 10.1042/bst20140238
  • 査読あり
• [雑誌論文] The BAI1 regulates spatial learning and synaptic plasticity in the hippocampus. (2015)
  • 著者名/発表者名: Dan Zhu, Chenchen Li, Andrew M. Swanson, Rosa M. Villalba, Jidong Guo, Zhaobin Zhang, Shannon Matheny, Tatsuro Murakami, Jason R. Stephenson, Sarah Daniel, Masaki Fukata, Randy A. Hall, Jeffrey J. Olson, Gretchen N. Neigh, Yoland Smith, Donald G. Rainnie, and Erwin G. Van Meir.
  • 雑誌名: Journal of Clinical Investigation 巻: 125(4) 号: 4 ページ: 1497-1508
  • DOI: 10.1172/jci74603
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Importance of Reelin C-Terminal Region in the Development and Maintenance of the Postnatal Cerebral Cortex and Its Regulation by Specific Proteolysis (2015)
  • 著者名/発表者名: Takao Kohno, Takao Honda,Ken-ichiro Kubo, Yoshimi Nakano, Ayaka Tsuchiya, Tatsuro Murakami, Hideyuki Banno, Kazunori Nakajima, and Mitsuharu Hattori
  • 雑誌名: The Journal of Neuroscience 巻: 35(11) 号: 11 ページ: 4776-4787
  • DOI: 10.1523/jneurosci.4119-14.2015
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Exploration of depalmitoylating enzymes regulating bi-directional trafficking of small GTPase HRas (2015)
  • 著者名/発表者名: Tatsuro Murakami, Atsushi Sekiya, Yuko Fukata, Masaki Fukata
  • 学会等名: 第38回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-07-28
• [学会発表] Characterization of a mouse model with genetic deletion of DHHC2 palmitoyl acyl transferase (2015)
  • 著者名/発表者名: Tatsuro Murakami, Atsushi Sekiya, Manabu Abe, Kenji Sakimura, Yuko Fukata, Masaki Fukata
  • 学会等名: FASEB SRC meeting Protein Lipidation, Signaling, and Membrane Domains
  • 発表場所: Saxtons River, Vermont, USA
  • 年月日: 2015-07-19
  • 国際学会
• [学会発表] Identification of novel depalmitoylating enzymes (2015)
  • 著者名/発表者名: Tatsuro Murakami, Atsushi Sekiya, Yuko Fukata, Masaki Fukata
  • 学会等名: 第５回新潟大学脳研究所共同研究拠点国際シンポジウム
  • 発表場所: 新潟 (新潟・新潟)
  • 年月日: 2015-03-05
• [学会発表] Identification of novel depalmitoylating enzymes (2015)
  • 著者名/発表者名: Tatsuro Murakami, Atsushi Sekiya, Yuko Fukata, Masaki Fukata
  • 学会等名: 第４回生理研－脳研合同シンポジウム
  • 発表場所: 新潟大学 (新潟・新潟)
  • 年月日: 2015-03-04
• [学会発表] The novel function of Reelin in the dendrite development and layer formation in the postnatal brain (2014)
  • 著者名/発表者名: Takao Kohno, Takao Honda, Ken-ichiro Kubo, Yoshimi Nakano, Ayaka Tsuchiya, Tatsuro Murakami, Hideyuki Banno, Kazunori Nakajima, and Mitsuharu Hattori
  • 学会等名: Society for Neuroscience, Neuroscience 2014 Meeting
  • 発表場所: Washington, D.C. (アメリカ)
  • 年月日: 2014-11-15 – 2014-11-19
• [学会発表] Arf-GAP活性を持つ脂肪滴蛋白質ELMOD2によるトリグリセリド量調節メカニズム (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木倫毅、程晶磊、加納寛之、村上達郎、深田正紀、藤本豊士
  • 学会等名: 第87回日本生化学会大会
  • 発表場所: 京都国際会館 (京都・京都)
  • 年月日: 2014-10-18
• [学会発表] ポストシナプスに局在する脱パルミトイル化酵素の同定と性状解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 関谷敦志、村上達郎、小林憲太、深田優子、深田正紀
  • 学会等名: 第87回日本生化学会大会
  • 発表場所: 京都国際会館 (京都・京都)
  • 年月日: 2014-10-17
• [学会発表] The novel depalmitoylating enzyme family regulates bi-directional trafficking of HRas between the Golgi apparatus and the plasma membrane (2014)
  • 著者名/発表者名: Tatsuro Murakami, Atsushi Sekiya, Yuko Fukata, Masaki Fukata
  • 学会等名: 第37回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜 (神奈川・横浜)
  • 年月日: 2014-09-12
• [学会発表] Bi-directional trafficking of HRas regulated by the novel depalmitoylating enzyme family (2014)
  • 著者名/発表者名: Tatsuro Murakami, Atsushi Sekiya, Yuko Fukata, Masaki Fukata
  • 学会等名: 2014 NIPS-KU/YU symposium
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター (愛知・岡崎)
  • 年月日: 2014-07-02