WNKシグナル系の新規機能の探索と制御機構の解明

• 研究課題/領域番号: 16K09642
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 腎臓内科学
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 頼 建光 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 寄附講座教授 (80334431)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: KLHL3 / cullin3 / NKCC1 / NCC / FOXO4 / 偽性低アルドステロン症II型 / ユビキチン / 偽性低アルドステロン症II型（PHAII） / ループ利尿薬 / サルコペニア / Cullin3 / PHAII / 高血圧 / 内科 / 生理学 / トランスレーショナルリサーチ / シグナル伝達

研究成果の概要

(1) KLHL-Cullin3複合体によるWNKキナーゼ分解障害の病態の検討：KLHL3ノックアウトマウスを作製・解析し、PHAII発症の病態生理においては変異型KLHL3によるdominant negative効果が重要であることを明らかにした。
(2) KLHL3/Cul3/WNKシグナルの各臓器での働きの解明：WNK4ノックアウトマウスを作製・解析し、WNK4が脂肪細胞の分化誘導の調節因子であることを発見した。また、NKCC1は筋肉の分化・肥大に重要な役割を果たしていることを示し、WNK1-FOXO4シグナルが筋腎連関メカニズムの一端を担うシグナルであることが示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

KLHL3とKLHL2によるWNKシグナルの制御メカニズム、慢性腎臓病における塩分感受性高血圧の成立メカニズムについて重要な新知見を得ることができた。この成果は、新たな高血圧治療薬の創薬につながるものである。また腎臓以外の、脂肪組織や筋肉におけるWNKシグナル系の機能についても新規発見を得た。この成果により、WNKシグナル系が肥満やサルコペニアの新しい治療標的となる可能性があることが示された。

研究成果

• [雑誌論文] Failure to sense energy depletion may be a novel therapeutic target in chronic kidney disease (2019)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi H, Sasaki E, Nomura N, Mori T, Minamishima YA, Yoshizaki Y, Takahashi N, Furusho T, Arai Y, Mandai S, Yamashita T, Ando F, Maejima Y, Isobe K, Okado T, Rai T, Uchida S, Sohara E
  • 雑誌名: Kidney international 巻: 95 号: 1 ページ: 123-137
  • DOI: 10.1016/j.kint.2018.08.030
  • 査読あり
• [雑誌論文] AKAPs-PKA disruptors increase AQP2 activity independently of vasopressin in a model of nephrogenic diabetes insipidus (2018)
  • 著者名/発表者名: Ando Fumiaki、Mori Shuichi、Yui Naofumi、Morimoto Tetsuji、Nomura Naohiro、Sohara Eisei、Rai Tatemitsu、Sasaki Sei、Kondo Yoshiaki、Kagechika Hiroyuki、Uchida Shinichi
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 9 号: 1 ページ: 1411-1411
  • DOI: 10.1038/s41467-018-03771-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Decreased KLHL3 expression is involved in the pathogenesis of pseudohypoaldosteronism type II caused by cullin 3 mutation in vivo (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshida S, Araki Y, Mori T, Sasaki E, Kasagi Y, Isobe K, Susa K, Inoue Y, Bomont P, Okado T, Rai T, Uchida S, Sohara E
  • 雑誌名: Clinical and experimental nephrology 巻: 22 号: 6 ページ: 1251-1257
  • DOI: 10.1007/s10157-018-1593-z
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] WNK1 regulates skeletal muscle cell hypertrophy by modulating the nuclear localization and transcriptional activity of FOXO4 (2018)
  • 著者名/発表者名: Mandai S, Mori T, Nomura N, Furusho T, Arai Y, Kikuchi H, Sasaki E, Sohara E, Rai T, Uchida S
  • 雑誌名: Scientific reports 巻: 8 号: 1 ページ: 9101-9101
  • DOI: 10.1038/s41598-018-27414-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Loop diuretics are associated with greater risk of sarcopenia in patients with non-dialysis-dependent chronic kidney disease (2018)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa Seiko、Naito Shotaro、Iimori Soichiro、Takahashi Daiei、Zeniya Moko、Sato Hidehiko、Nomura Naohiro、Sohara Eisei、Okado Tomokazu、Uchida Shinichi、Rai Tatemitsu
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 13 号: 2 ページ: e0192990-e0192990
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0192990
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Metformin increases urinary sodium excretion by reducing phosphorylation of the sodium-chloride cotransporter (2018)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto Hiroko、Nomura Naohiro、Shoda Wakana、Isobe Kiyoshi、Kikuchi Hiroaki、Yamamoto Kouhei、Fujimaru Takuya、Ando Fumiaki、Mori Takayasu、Okado Tomokazu、Rai Tatemitsu、Uchida Shinichi、Sohara Eisei
  • 雑誌名: Metabolism 巻: 85 ページ: 23-31
  • DOI: 10.1016/j.metabol.2018.02.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] KLHL3 Knockout Mice Reveal the Physiological Role of KLHL3 and the Pathophysiology of Pseudohypoaldosteronism Type II Caused by Mutant KLHL3. (2017)
  • 著者名/発表者名: Sasaki E, Susa K, Mori T, Isobe K, Araki Y, Inoue Y, Yoshizaki Y, Ando F, Mori Y, Mandai S, Zeniya M, Takahashi D, Nomura N, Rai T, Uchida S, Sohara E.
  • 雑誌名: Mol Cell Biol. 巻: 27 号: 7 ページ: 1-13
  • DOI: 10.1128/mcb.00508-16
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] WNK4 is an Adipogenic Factor and Its Deletion Reduces Diet-Induced Obesity in Mice. (2017)
  • 著者名/発表者名: Takahashi D, Mori T, Sohara E, Tanaka M, Chiga M, Inoue Y, Nomura N, Zeniya M, Ochi H, Takeda S, Suganami T, Rai T, Uchida S.
  • 雑誌名: EBioMedicine 巻: 18 ページ: 118-27
  • DOI: 10.1016/j.ebiom.2017.03.011
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Impaired degradation of medullary WNK4 in the kidneys of KLHL2 knockout mice. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kasagi Y, Takahashi D, Aida T, Nishida H, Nomura N, Zeniya M, Mori T, Sasaki E, Ando F, Rai T, Uchida S, Sohara E.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 巻: 487 号: 2 ページ: 368-374
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2017.04.068
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Loop diuretics affect skeletal myoblast differentiation and exercise-induced muscle hypertrophy. (2017)
  • 著者名/発表者名: Mandai S, Furukawa S, Kodaka M, Hata Y, Mori T, Nomura N, Ando F, Mori Y, Takahashi D, Yoshizaki Y, Kasagi Y, Arai Y, Sasaki E, Yoshida S, Furuichi Y, Fujii NL, Sohara E, Rai T, Uchida S.
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 7 号: 1 ページ: 46369-46369
  • DOI: 10.1038/srep46369
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Salt suppresses IFNγ inducible chemokines through the IFNγ-JAK1-STAT1 signaling pathway in proximal tubular cells. (2017)
  • 著者名/発表者名: Arai Y, Takahashi D, Asano K, Tanaka M, Oda M, Ko SBH, Ko MSH, Mandai S, Nomura N, Rai T, Uchida S, Sohara E.
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 7 号: 1 ページ: 46580-46580
  • DOI: 10.1038/srep46580
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] WNK4 is indispensable for the pathogenesis of pseudohypoaldosteronism type II caused by mutant KLHL3 (2017)
  • 著者名/発表者名: Susa Koichiro、Sohara Eisei、Takahashi Daiei、Okado Tomokazu、Rai Tatemitsu、Uchida Shinichi
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 491 号: 3 ページ: 727-732
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2017.07.121
  • 査読あり
• [雑誌論文] 【腎臓学 この一年の進歩】 尿細管生理 (2017)
  • 著者名/発表者名: 頼建光、内田信一
  • 雑誌名: 日本腎臓学会誌 巻: 50 ページ: 28-34
• [雑誌論文] 【腎臓医が知っておきたい分子遺伝学の進歩】 疾患編 Bartter/Gitelman症候群、Liddle症候群、PHAII (2017)
  • 著者名/発表者名: 頼建光
  • 雑誌名: 腎と透析 巻: 82 ページ: 431-439
• [学会発表] WNK1-OSR1/SPAK-NCCシグナルの亢進が慢性腎臓病モデルマウスの塩分感受性高血圧に関与する (2018)
  • 著者名/発表者名: 古荘泰佑、蘇原映誠、萬代新太郎、菊池寛昭、銭谷慕子、野村尚弘、森崇寧、頼建光、内田信一
  • 学会等名: 第61回日本腎臓学会学術総会
• [学会発表] FMP-API-1はバゾプレシンに匹敵するAQP2水チャネル活性化作用を持つ―新規腎性尿崩症治療薬の開発― (2018)
  • 著者名/発表者名: 安藤史顕、油井直史、森本哲司、野村尚弘、蘇原映誠、頼建光、佐々木成、根東義明、内田信一
  • 学会等名: 第61回日本腎臓学会学術総会
• [学会発表] 高カリウム負荷によるナトリウム-クロライド共輸送体の脱リン酸化機構の解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: 正田若菜、野村尚弘、安藤史顕、磯部清志、森崇寧、蘇原映誠、頼建光、内田信一
  • 学会等名: 第61回日本腎臓学会学術総会
• [学会発表] メトホルミンは腎NCCのリン酸化を低下させ塩分排泄を促進する (2018)
  • 著者名/発表者名: 橋本博子、蘇原映誠、野村尚宏、正田若菜、磯部清志、菊池寛昭、安藤史顕、森崇寧、頼建光、内田信一
  • 学会等名: 第61回日本腎臓学会学術総会
• [学会発表] WNK1キナーゼはFOXO4の細胞核内局在，転写活性を調節し，骨格筋肥大を制御する (2018)
  • 著者名/発表者名: 萬代新太郎、森崇寧、野村尚弘、古荘泰佑、新井洋平、菊池寛昭、佐々木絵美、蘇原映誠、頼建光、内田信一
  • 学会等名: 第61回日本腎臓学会学術総会
• [学会発表] WNK1はマクロファージにおいてLPS誘導性サイトカイン産生を抑制する (2018)
  • 著者名/発表者名: 新井洋平、蘇原映誠、浅野謙一、田中正人、頼建光、内田信一
  • 学会等名: 第61回日本腎臓学会学術総会
• [学会発表] AKAPs-PKA結合阻害薬はバゾプレシン非依存性に強力にAQP2水チャネルを活性化する (2018)
  • 著者名/発表者名: 安藤史顕、森修一、油井直史、森本哲司、野村尚弘、蘇原映誠、頼建光、佐々木成、根東義明、影近弘之、内田信一
  • 学会等名: 第9回分子腎臓フォーラム
• [学会発表] AKAPs-PKA Disruptors Robustly Increase AQP2 Activity Independently of Vasopressin (2018)
  • 著者名/発表者名: Ando F, Yui N, Nomura N, Rai T, Sasaki S, Uchida S
  • 学会等名: American Society of Nephrology Kidney Week 2018
  • 国際学会
• [学会発表] WNK1-SPAK-NCC Signaling Cascade Is Involved in Salt Sensitive Hypertension Induced by Aristolochic Acid Nephropathy (2018)
  • 著者名/発表者名: Furusho T, Uchida S, Sohara E, Mandai S, Kikuchi H, Ando F, Zeniya M, Mori T, Nomura N, Rai T
  • 学会等名: American Society of Nephrology Kidney Week 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Metformin Has Natriuretic Effects Through Reduction of the Sodium-Chloride Cotransporter Phosphorylation (2018)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto H, Okado T, Rai T, Uchida S, Sohara E, Nomura N, Shoda W, Isobe K, Kikuchi H, Yamamoto K, Fujimaru T, Ando F, Mori T
  • 学会等名: American Society of Nephrology Kidney Week 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Molecular Mechanism of High-Potassium Induced Na-Cl Cotransporter Dephosphorylation (2018)
  • 著者名/発表者名: Shoda W, Nomura N, Ando F, Isobe K, Mori T, Sohara E, Rai T, Uchida S
  • 学会等名: American Society of Nephrology Kidney Week 2018
  • 国際学会
• [学会発表] WNK1 Regulates Skeletal Muscle Hypertrophy by Modulating Phosphorylation, Nuclear Localization, and Transcriptional Activity of FoxO4 (2018)
  • 著者名/発表者名: Mandai S, Uchida S, Mori T, Nomura N, Furusho T, Arai Y, Kikuchi H, Sasaki E, Sohara E, Rai T
  • 学会等名: American Society of Nephrology Kidney Week 2018
  • 国際学会
• [学会発表] 塩は近位尿細管細胞においてJAK/STAT系を介してIFNgamma関連ケモカインを抑制する (2017)
  • 著者名/発表者名: 新井洋平、蘇原映誠、高橋大栄、浅野謙一、田中正人、小田真由美、洪繁、洪実、萬代新太郎、野村尚弘、頼建光、内田信一
  • 学会等名: 第60回日本腎臓学会学術総会
• [学会発表] ループ利尿薬はマウス骨格筋細胞分化および運動による筋肥大効果を抑制する (2017)
  • 著者名/発表者名: 萬代新太郎、古川晋、小高愛未、畑裕、森崇寧、野村尚弘、蘇原映誠、頼建光、内田信一
  • 学会等名: 第60回日本腎臓学会学術総会
• [学会発表] WNK4は脂肪細胞分化の制御因子である (2017)
  • 著者名/発表者名: 高橋大栄、森崇寧、蘇原映誠、田中都、千賀宗子、井上佑一、野村尚弘、銭谷慕子、越智広樹、竹田秀、菅波孝祥、頼建光、内田信一
  • 学会等名: 第60回日本腎臓学会学術総会
• [学会発表] 変異CUL3によるPHAIIの発症にはKLHL3の発現低下が関与する (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉田紗矢香、蘇原映誠、荒木雄也、笠木祐里、佐々木絵美、須佐紘一郎、森崇寧、井上佑一、磯部清志、頼建光、内田信一
  • 学会等名: 第60回日本腎臓学会学術総会
• [学会発表] KLHL2は腎臓でWNK4蛋白の分解を行う (2017)
  • 著者名/発表者名: 笠木祐里、蘇原映誠、相田知海、高橋大栄、西田秀範、野村尚弘、銭谷慕子、森崇寧、佐々木絵美、安藤史顕、頼建光、内田信一
  • 学会等名: 第60回日本腎臓学会学術総会
• [学会発表] WNK1はマクロファージにおけるLPS誘導性サイトカイン産生を抑制する (2017)
  • 著者名/発表者名: 新井洋平、蘇原映誠、浅野謙一、田中正人、頼建光、内田信一
  • 学会等名: 第60回日本腎臓学会学術総会
• [学会発表] WNK4は脂肪細胞分化の制御因子である (2017)
  • 著者名/発表者名: 高橋大栄、森崇寧、蘇原映誠、田中都、千賀宗子、井上佑一、野村尚弘、銭谷慕子、越智広樹、竹田秀、菅波孝洋、頼建光、内田信一
  • 学会等名: 第8回分子腎臓フォーラム
• [学会発表] WNK4 deletion inhibits adipogenesis in vitro and in vivo (2017)
  • 著者名/発表者名: Takahashi D, Mori T, Sohara E, Miyako Tanaka M, Inoue Y, Nomura N, Chiga M, Zeniya M, Suganami T, Rai T, Uchida S
  • 学会等名: American Society of Nephrology Kidney Week 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Decreased protein expression of KLHL3 is involved in the pathogenesis of PHAII caused by CUL3 mutation in vivo (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshida S, Araki Y, Mori T, Sasaki E, Kasagi Y, Isobe K, Susa K, Inoue Y, Rai T, Uchida S, Sohara E
  • 学会等名: American Society of Nephrology Kidney Week 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Generation and analysis of KLHL2 knockout mice (2017)
  • 著者名/発表者名: Kasagi Y, Takahashi D, Aida T, Nishida H, Nomura N, Zeniya M, Mori T, Sasaki E, Ando F, Rai T, Uchida S, Sohara E
  • 学会等名: American Society of Nephrology Kidney Week 2017
  • 国際学会
• [学会発表] A high salt diet suppressed CXCL9 and CXCL10 in proximal tubules through the IFNγ-JAK1-STAT1 signaling pathway (2017)
  • 著者名/発表者名: Arai Y, Takahashi D, Asano K, Tanaka M, Oda M, Ko SB, Ko MS, Mandai S, Nomura N, Rai T, Uchida S, Sohara E
  • 学会等名: American Society of Nephrology Kidney Week 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Generation of p62/SQSTM1 (p62) KO cell lines using CRISPR/Cas9 -The role of p62 on WNK1 regulation by changes of extracellular potassium concentration-. (2016)
  • 著者名/発表者名: Mori Y, Mandai S, Mori T, Sohara E, Rai T, Uchida S
  • 学会等名: American Society of Nephrology Kidney Week 2016
  • 発表場所: Chicago USA
  • 年月日: 2016-11-17
  • 国際学会
• [学会発表] Drug repositioning screening for the discovery of inhibitors of Keap1-Nrf2 interaction using fluorescent correlation spectroscopy. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshizaki Y, Sohara E, Mori T, Kikuchi E, Takahashi D, Zeniya M, Araki Y, Mori Y, Ando F, Nomura N, Rai T, Uchida S
  • 学会等名: American Society of Nephrology Kidney Week 2016
  • 発表場所: Chicago USA
  • 年月日: 2016-11-17
  • 国際学会
• [学会発表] The pseudohypoaldosteronism type II-causing mutant Cul3 protein forms dimer with KLHL3 and inhibits the degradation of WNK4 with a dominant-negative effect. (2016)
  • 著者名/発表者名: Araki Y, Tatemitsu Rai T, Sohara E, Mori T, Inoue Y, Mori Y, Uchida S
  • 学会等名: American Society of Nephrology Kidney Week 2016
  • 発表場所: Chicago USA
  • 年月日: 2016-11-17
  • 国際学会
• [学会発表] Generation and Analysis of KLHL3 Knockout Mice. (2016)
  • 著者名/発表者名: Sasaki E, Susa K, Mori T, Isobe K, Araki Y, Inoue Y, Rai T, Uchida S, Sohara E.
  • 学会等名: American Society of Nephrology Kidney Week 2016
  • 発表場所: Chicago USA
  • 年月日: 2016-11-17
  • 国際学会
• [学会発表] CRISPR/Cas9システムを用いた高血圧関連遺伝子多型STK39 rs3754777ノックイン細胞の樹立と解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 萬代新太郎、森 崇寧、蘇原 映誠、頼 建光、内田 信一
  • 学会等名: 第59回日本腎臓学会学術総会
  • 発表場所: パシフィコ横浜会議センター 神奈川県横浜市
  • 年月日: 2016-06-17
• [学会発表] CRISPR/Cas9システムを用いたp62ノックアウト細胞の作成とその解析-カリウムによるWNK1制御におけるp62の役割- (2016)
  • 著者名/発表者名: 森雄太郎、小川 祥、萬代 新太郎、森 崇寧、蘇原 映誠、頼 建光、内田 信一
  • 学会等名: 第59回日本腎臓学会学術総会
  • 発表場所: パシフィコ横浜会議センター 神奈川県横浜市
  • 年月日: 2016-06-17
• [学会発表] CaMK1gはWNK4 S1190をリン酸化する (2016)
  • 著者名/発表者名: 新井洋平、蘇原 映誠、高橋 大栄、小田 真由美、洪 繁、洪 実、頼 建光、内田 信一
  • 学会等名: 第59回日本腎臓学会学術総会
  • 発表場所: パシフィコ横浜会議センター 神奈川県横浜市
  • 年月日: 2016-06-17
• [学会発表] 血管平滑筋のカリウムによるKLHL2を介したWNK3シグナル制御機構解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: Wang Yuanlong、蘇原 映誠、銭谷 慕子、森 雄太郎、内藤 省太郎、頼 建光、内田 信一
  • 学会等名: 第59回日本腎臓学会学術総会
  • 発表場所: パシフィコ横浜会議センター 神奈川県横浜市
  • 年月日: 2016-06-17
• [学会発表] KLHL3ノックアウトマウスの作製と解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐々木絵美、蘇原 映誠、須佐 紘一郎、森 崇寧、磯部 清志、荒木 雄也、井上 佑一、頼 建光、内田 信一
  • 学会等名: 第59回日本腎臓学会学術総会
  • 発表場所: パシフィコ横浜会議センター 神奈川県横浜市
  • 年月日: 2016-06-17
• [学会発表] 変異KLHL3による偽性低アルドステロン症II型の発症にはWNK4が必要である (2016)
  • 著者名/発表者名: 須佐紘一郎、蘇原 映誠、高橋 大栄1、頼 建光、内田 信一
  • 学会等名: 第59回日本腎臓学会学術総会
  • 発表場所: パシフィコ横浜会議センター 神奈川県横浜市
  • 年月日: 2016-06-17
• [備考] FMP-API-1が腎臓において尿濃縮に重要な水チャネルを強力に活性化する
  • URL: http://tmd-kid.jp/wp-content/uploads/2019/04/20180413_1-Ando.pdf
• [備考] 慢性腎臓病の新たな治療標的としてエネルギー不全の感知障害を発見
  • URL: http://tmd-kid.jp/wp-content/uploads/2019/04/20181116_1-Kikuchi.pdf
• [備考] 糖尿病治療薬メトホルミンが、腎臓からの塩分排泄を増加させる
  • URL: http://www.tmd.ac.jp/archive-tmdu/kouhou/20180309_1.pdf
• [備考] 保存期腎不全患者におけるループ利尿薬使用はサルコペニア合併と関連する可能性がある
  • URL: http://www.tmd.ac.jp/archive-tmdu/kouhou/20180227_1.pdf
• [備考] 塩分負荷が腎臓の近位尿細管細胞のインターフェロンγ誘導性の免疫応答を抑制する
  • URL: http://www.tmd.ac.jp/archive-tmdu/kouhou/20170420.pdf
• [備考] 骨格筋の形成・肥大にNa-K-Cl共輸送体（NKCC）が関与
  • URL: http://www.tmd.ac.jp/archive-tmdu/kouhou/20170418.pdf
• [備考] 血圧制御因子WNK4が脂肪組織では脂肪細胞の分化を制御する
  • URL: http://www.tmd.ac.jp/archive-tmdu/kouhou/20170330.pdf