タンパク質のCysリン酸化による分子機能制御

• 研究課題/領域番号: 16K14723
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 細胞生物学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 三木 裕明 大阪大学, 微生物病研究所, 教授 (80302602)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
• キーワード: 蛋白質 / シグナル伝達 / ストレス / 癌

研究成果の概要

本研究では発がん因子PRLのシステイン残基に起こるリン酸化の解析を行った。細胞外のマグネシウムイオンを枯渇させると速やかに脱リン酸化され、このときPRLのタンパク質量も増加していた。マグネシウムイオン枯渇状況でPRLをノックダウンすると顕著な細胞死が起こり、この応答の機能的重要性も明らかになった。さらにリン酸化反応のメカニズムを調べたところ、ATPなどがリン酸ドナーとしてはたらいていることを示唆する結果を得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

リン酸化はタンパク質の主要な翻訳後修飾として知られるが、システイン残基のリン酸化はこれまでにバクテリアでの事例が一つしか知られていないユニークなものである。本研究では発がん因子PRLでのシステインリン酸化に関する解析を進め、細胞の環境応答の仕組みとしてダイナミックに制御されており、それが細胞の生死に関わることを明らかにした。タンパク質機能制御の新たな仕組みとして今後の研究の発展が期待できる。

研究成果

• [国際共同研究] McGill University(カナダ)
• [国際共同研究] Fudan University(中国)
• [国際共同研究] McGill University(カナダ)
• [国際共同研究] Fudan University(中国)
• [国際共同研究] McGill大学(カナダ)
• [国際共同研究] McGill University(Canada)
• [雑誌論文] Excessive Mg 2+ Impairs Intestinal Homeostasis by Enhanced Production of Adenosine Triphosphate and Reactive Oxygen Species (2020)
  • 著者名/発表者名: Osamu Hashizume , Yosuke Funato , Daisuke Yamazaki, Hiroaki Miki
  • 雑誌名: Antioxid Redox Signal . 巻: - 号: 1 ページ: 20-34
  • DOI: 10.1089/ars.2019.7951
  • 査読あり
• [雑誌論文] Control of Protein Function Through Oxidation and Reduction of Persulfidated States (2020)
  • 著者名/発表者名: E Doka, T Ida, M Dagnell, Y Abiko, N C Luong, N Balog, T Takata, B Espinosa, A Nishimura, Q Cheng, Y Funato, H Miki, J M Fukuto, J R Prigge, E E Schmidt, E S J Arner, Y Kumagai, T Akaike, P Nagy
  • 雑誌名: Sci Adv 巻: 6 号: 1 ページ: 8358-8358
  • DOI: 10.1126/sciadv.aax8358
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Phosphatase of regenerating liver sensitizes MET to functional activation by hepatocyte growth factor. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kojima T, Funato Y, Miki H
  • 雑誌名: Biochem J 巻: 476 号: 10 ページ: 1419-1431
  • DOI: 10.1042/bcj20190071
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cnnm4 deficiency suppresses Ca2+ signaling and promotes cell proliferation in the colon epithelia (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki D, Hasegawa A, Funato Y, Tran HN, Mori MX, Mori Y, Sato T, Miki H
  • 雑誌名: Oncogene 巻: - 号: 20 ページ: 3962-3969
  • DOI: 10.1038/s41388-019-0682-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular function and biological importance of CNNM family Mg2+ transporters. (2019)
  • 著者名/発表者名: Funato Y, Miki H
  • 雑誌名: J Biochem 巻: 165 号: 3 ページ: 219-225
  • DOI: 10.1093/jb/mvy095
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The cyclic nucleotide-binding homology domain of the integral membrane protein CNNM mediates dimerization and is required for Mg2+ efflux activity. (2018)
  • 著者名/発表者名: Chen YS, Kozlov G, Fakih R, Funato Y, Miki H, Gehring K
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 293 号: 52 ページ: 19998-20007
  • DOI: 10.1074/jbc.ra118.005672
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Phosphatase of regenerating liver maintains cellular magnesium homeostasis (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshida A, Funato Y, Miki H
  • 雑誌名: Biochem J. 巻: 475 号: 6 ページ: 1129-1139
  • DOI: 10.1042/bcj20170756
  • 査読あり
• [雑誌論文] CrossTalk proposal: CNNM proteins are Na+/Mg2+exchangers playing a central role in transepithelial Mg2+(re)absorption (2018)
  • 著者名/発表者名: Funato Y, Furutani K, Kurachi Y, Miki H
  • 雑誌名: J Physiol. 巻: 596 号: 5 ページ: 743-746
  • DOI: 10.1113/jp275248
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Visualization of long-term Mg2+ dynamics in apoptotic cells using a novel targetable fluorescent probe (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsui Y, Funato Y, Imamura H, Miki H, Mizukami S, Kikuchi K
  • 雑誌名: Chem Sci. 巻: 8 号: 12 ページ: 8255-8264
  • DOI: 10.1039/c7sc03954a
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Renal function of cyclin M2 Mg2+ transporter maintains blood pressure. (2017)
  • 著者名/発表者名: Funato Y, Yamazaki D, Miki H.
  • 雑誌名: J Hypertens. 巻: 35 号: 3 ページ: 585-592
  • DOI: 10.1097/hjh.0000000000001211
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Phosphocysteine in the PRL-CNNM pathway mediates magnesium homeostasis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Gulerez I, Funato Y, Wu H, Yang M, Kozlov G, Miki H, Gehring K.
  • 雑誌名: EMBO Rep. 巻: 17 号: 12 ページ: 1890-1900
  • DOI: 10.15252/embr.201643393
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Mg2+ Extrusion from Intestinal Epithelia by CNNM Proteins Is Essential for Gonadogenesis via AMPK-TORC1 Signaling in Caenorhabditis elegans. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ishii T, Funato Y, Hashizume O, Yamazaki D, Hirata Y, Nishiwaki K, Kono N, Arai H, Miki H.
  • 雑誌名: PLoS Genet. 巻: 12 号: 8 ページ: e1006276-e1006276
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1006276
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Complementary role of CNNM2 in sperm motility and Ca(2+) influx during capacitation. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki D, Funato Y, Miyata H, Ikawa M, Miki H.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 巻: 474 号: 3 ページ: 441-446
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2016.05.001
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The Mg2+ transporter CNNM4 regulates sperm Ca2+ homeostasis and it is essential for reproduction (2016)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Yamazaki, Haruhiko Miyata, Yosuke Funato, Yoshitaka Fujihara, Masahito Ikawa, Hiroaki Miki
  • 雑誌名: Journal of Cell Science 巻: 未定 号: 9 ページ: 1940-1949
  • DOI: 10.1242/jcs.182220
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Lysosomal exocytosisを介した細胞の酸性環境への依存 (2020)
  • 著者名/発表者名: 船戸洋佑、橋爪脩、山崎大輔、三木裕明
  • 学会等名: 2019年度・先端モデル動物支援プラットフォーム成果発表会
• [学会発表] 細胞内マグネシウムイオンによるエネルギー代謝調節と活性酸素産生 (2019)
  • 著者名/発表者名: 三木裕明、船戸洋佑、橋爪脩、山崎大輔
  • 学会等名: 第９２回日本生化学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] CNNM4は腸管上皮細胞の増殖と分化を制御する (2019)
  • 著者名/発表者名: 山崎大輔、長谷川綾郁、船戸洋佑、三木裕明
  • 学会等名: 第９２回日本生化学会大会
• [学会発表] Lysosomal exocytosisを介した細胞の酸性環境への適応 (2019)
  • 著者名/発表者名: 船戸洋佑、橋爪脩、山崎大輔、三木裕明
  • 学会等名: 第９２回日本生化学会大会
• [学会発表] PRLはHGFによるMETの機能的活性化を増強する (2019)
  • 著者名/発表者名: 兒島卓也、船戸洋佑、三木裕明
  • 学会等名: 第９２回日本生化学会大会
• [学会発表] MDCK細胞におけるPRLによる密度依存的な細胞死 (2019)
  • 著者名/発表者名: ロハニスウェクサ、船戸洋佑、三木裕明
  • 学会等名: 第９２回日本生化学会大会
• [学会発表] 細胞内でのマグネシウム蓄積が引き起こす過剰なROSとATP産生 (2019)
  • 著者名/発表者名: 橋爪脩、船戸洋佑、三木裕明
  • 学会等名: ミトコンドリアサイエンスワークショップ2019
• [学会発表] 腎臓でのマグネシウム輸送体を介した血圧調節機構の解明 (2019)
  • 著者名/発表者名: 船戸洋佑、三木裕明
  • 学会等名: 公益財団法人ソルト・サイエンス研究財団 第３１回助成研究発表会
  • 招待講演
• [学会発表] PRLはHGFによるMETの機能的活性化を増強する (2019)
  • 著者名/発表者名: 兒島卓也、船戸洋佑、三木裕明
  • 学会等名: ２０１９年度若手支援技術講習会
• [学会発表] Regulation of Mg2+ levels and ROS generation by PRL/CNNM complexes (2019)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Miki
  • 学会等名: The Kick-off Symposium of Advanced Graduate Program for Future Medicine and Health Care
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] がん細胞のエネルギー代謝における細胞の環境pH応答の制御 (2019)
  • 著者名/発表者名: 船戸洋佑、吉田篤、山崎大輔、三木裕明
  • 学会等名: 第1回SGH若手がん研究者ワークショップ
  • 招待講演
• [学会発表] 過剰なマグネシウムが引き起こすミトコンドリアでの活性酸素種とATPの過剰産生 (2018)
  • 著者名/発表者名: 橋爪 脩, 船戸 洋佑, 三木 裕明
  • 学会等名: 第18回日本ミトコンドリア学会年会
• [学会発表] Regulation of Mg2+ homeostasis and cancer progression by Phosphatase of Regenerating Liver (PRL) (2018)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Funato, Daisuke Yamazaki, Hiroaki Miki
  • 学会等名: Workshop on Frontiers in Phosphatase Research and Drug Discovery
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Overproduction of ATP and Reactive Oxygen Species in Mitochondria by Excessive Magnesium (2018)
  • 著者名/発表者名: Osamu Hashizume, Yosuke Funato, Hiroaki Miki
  • 学会等名: The Joint Symposium of the 13th International Symposium of the Institute Network for Biomedical Sciences and the 28th Hot Spring Harbor
  • 国際学会
• [学会発表] PRL高発現によるMetチロシンリン酸化の亢進と細胞内局在変化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 兒島 卓也, 船戸 洋佑, 三木 裕明
  • 学会等名: 第９１回日本生化学会大会
• [学会発表] がん悪性化のドライバー蛋白質PRLによる染色体制御の異常 (2018)
  • 著者名/発表者名: Kajung Ryu, 吉田 篤, 船戸 洋佑, 山崎 大輔, 三木 裕明
  • 学会等名: 第９１回日本生化学会大会
• [学会発表] 過剰なマグネシウムが引き起こすミトコンドリアでのATPとROSの過剰産生 (2018)
  • 著者名/発表者名: 橋爪 脩, 船戸 洋佑, 三木 裕明
  • 学会等名: 第９１回日本生化学会大会
• [学会発表] 酸化・還元依存的なマグネシウム恒常性の維持機構とその破綻による疾患・老化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 船戸 洋佑, 橋爪 脩, 山崎 大輔, 三木 裕明
  • 学会等名: 第９１回日本生化学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] Mg2+トランスポーターCNNM4は大腸での発がんを抑制する (2018)
  • 著者名/発表者名: 山崎 大輔, 長谷川 綾郁, 船戸 洋佑, 三木 裕明
  • 学会等名: 第９１回日本生化学会大会
• [学会発表] PRL/CNNM複合体によるマグネシウムイオン排出の調節とミトコンドリアでの活性酸素産生 (2018)
  • 著者名/発表者名: 船戸 洋佑, 橋爪 脩, 山崎 大輔, 三木 裕明
  • 学会等名: 第９１回日本生化学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] PRLによる細胞外pH環境依存的な 細胞死 (2018)
  • 著者名/発表者名: 船戸洋佑、吉田篤、柳嘉晶、山崎大輔、三木裕明
  • 学会等名: 第27回日本Celldeath学会学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] Mg2+排出タンパク質CNNMによる マグネシウム恒常性維持と寿命制御 (2018)
  • 著者名/発表者名: 船戸洋佑、 橋爪脩、山崎大輔、三木裕明
  • 学会等名: 第13回トランスポーター研究会年会
  • 招待講演
• [学会発表] マグネシウム再吸収と共役した血圧調節機構の解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: 船戸洋佑、山崎大輔、三木裕明
  • 学会等名: ソルト・サイエンス研究財団 第30回 助成研究発表会
  • 招待講演
• [学会発表] Overproduction of ATP and reactive oxygen species in mitochondria by excessive magnesium (2018)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Miki
  • 学会等名: WCP2018 KYOTO Satellite Symposia "Regulating cell homeostasis: from small molecules (drugs, O2, ROS, and NO) to ion channels, receptors, and systems.”
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 細胞内マグネシウムイオンの調節とミトコンドリアでの活性酸素産生 (2018)
  • 著者名/発表者名: 三木裕明
  • 学会等名: 第71回日本酸化ストレス学会/第18回日本NO学会 合同学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] PRL/CNNM複合体によるMg2+排出の調節とPRLのCysリン酸化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 三木裕明
  • 学会等名: 生体分子コバレント修飾の革新的解析拠点形成 シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Mg2+の不足によるPRLの転写活性化 (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshida A, Funato Y, Miki H
  • 学会等名: 2017年度生命科学系学会合同年次大会
• [学会発表] Mg2+トランスポーターCNNM4は大腸での発がんを抑制する (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki D, Hasegawa A, Funato Y, Miki H
  • 学会等名: 2017年度生命科学系学会合同年次大会
• [学会発表] Mg2+トランスポーターCNNMは線虫でROSレベルと寿命を調節する (2017)
  • 著者名/発表者名: Hashizume O, Funato Y, Miki H
  • 学会等名: 2017年度生命科学系学会合同年次大会
• [学会発表] PRLによる酸性微小環境への適応 (2017)
  • 著者名/発表者名: Funato Y, Yoshida A, Yamazaki D, Miki H
  • 学会等名: 2017年度生命科学系学会合同年次大会
• [学会発表] がんの浸潤運動におけるPRLの役割 (2017)
  • 著者名/発表者名: 船戸洋佑, 山崎大輔, 吉田篤, 三木裕明
  • 学会等名: 第69回日本細胞生物学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] がんの悪性化と酸性環境適応の分子機構 (2017)
  • 著者名/発表者名: 船戸洋佑, 山崎大輔, 吉田篤, 三木裕明
  • 学会等名: 第44回日本毒性学会学術年会
  • 招待講演
• [学会発表] CNNM magnesium transporters in health and disease (2017)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Funato, Daisuke Yamazaki, Hiroaki Miki
  • 学会等名: IUPS 38th world congress
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] PRLによる細胞内Mg2+量の調節とその破綻によるがん悪性化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 船戸 洋佑、山崎 大輔、三木 裕明
  • 学会等名: 第89回日本生化学会大会シンポジウム
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2016-09-25
  • 招待講演
• [学会発表] PRLによるがん悪性化とpH依存性の細胞死 (2016)
  • 著者名/発表者名: 三木 裕明
  • 学会等名: 第25回日本Cell Death学会学術集会シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2016-09-09
  • 招待講演
• [学会発表] PRLによる細胞内マグネシウムイオン量のレドックス制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 船戸 洋佑、山崎 大輔、三木 裕明
  • 学会等名: 第43回日本毒性学会学術年会シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2016-06-29
  • 招待講演
• [学会発表] PRLによるがん悪性化と上皮組織内の細胞間相互作用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 船戸 洋佑、山崎 大輔、三木 裕明
  • 学会等名: 第68回日本細胞生物学会大会シンポジウム
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2016-06-15
  • 招待講演
• [学会発表] 細胞内マグネシウム調節の異常とがん悪性化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 三木 裕明
  • 学会等名: タイムシグナルと制御シンポジウム
  • 発表場所: 下田
  • 年月日: 2016-06-11
  • 招待講演
• [学会発表] 細胞内マグネシウム調節とがん悪性化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 三木 裕明
  • 学会等名: 第53回日本臨床分子医学会学術集会シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2016-04-15
  • 招待講演