エンドソームとミトコンドリアの物理的相互作用と機能連関による細胞機能の調節機構

• 研究課題/領域番号: 17H04016
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生理学一般
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 大場 雄介 北海道大学, 医学研究院, 教授 (30333503)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円); 2019年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2018年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2017年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
• キーワード: 細胞内小器官 / 蛍光イメージング

研究成果の概要

細胞内小器官（オルガネラ）は、単独の機能に加えて他のオルガネラとの相互作用を介して、さまざまな細胞機能の調節に関与する。しかし、細胞生理機能とオルガネラ間相互作用をつなぐ分子メカニズムは未だ完全には理解されていない。本研究では、低分子量Gタンパク質Rasとその標的分子phosphoinositide 3-kinase（PI3K）によるエンドサイトーシスの制御因子として同定されたミトコンドリア外膜タンパク質voltage-dependent anion channel 2（VDAC2）が、ミトコンドリア－エンドサイトーシス相互作用を司り、エンドソームの成熟化を制御することを見出したので報告する。

研究成果の学術的意義や社会的意義

オルガネラ間相互作用については、分泌タンパク質のエキソサイトーシスの輸送過程や、エンドサイトーシスによる物質の取り込み過程に加え、オートファゴソーム形成における小胞体－ミトコンドリア接触やコレステロール輸送におけるリソソーム－ペルオキシソーム間の相互作用などが最近明らかになってきた。本研究成果はエンドソームとミトコンドリアによる新規オルガネラ間相互作用を同定し、そのエンドソーム成熟化における重要性を見出したもので、様々な疾患の病態理解や治療戦略策定に応用可能な成果である。

研究成果

• [雑誌論文] Calcium Wave Promotes Cell Extrusion (2020)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 雑誌名: Current Biology 巻: 30 号: 4 ページ: 670-681.e6
  • DOI: 10.1016/j.cub.2019.11.089
  • NAID: 120006960639
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Localization of BCR-ABL to Stress Granules Contributes to Its Oncogenic Function (2019)
  • 著者名/発表者名: Sayaka Kashiwagi, Yoichiro Fujioka, Takeshi Kondo, Aya O. Satoh, Aiko Yoshida, Mari Fujioka, Hitoshi Sasajima, Maho Amano, Takanori Teshima, Yusuke Ohba
  • 雑誌名: Cell Structure and Function 巻: 44 号: 2 ページ: 195-204
  • DOI: 10.1247/csf.19033
  • NAID: 130007775561
  • ISSN: 0386-7196, 1347-3700
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Folding Latency of Fluorescent Proteins Affects the Mitochondrial Localization of Fusion Proteins (2019)
  • 著者名/発表者名: Sayaka Kashiwagi, Yoichiro Fujioka, Aya O. Satoh, Aiko Yoshida, Mari Fujioka, Prabha Nepal, Atsushi Tsuzuki, Ozora Aoki, Sarad Paudel, Hitoshi Sasajima, Yusuke Ohba
  • 雑誌名: Cell Structure and Function 巻: 44 号: 2 ページ: 183-194
  • DOI: 10.1247/csf.19028
  • NAID: 130007775556
  • ISSN: 0386-7196, 1347-3700
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Development of immortalized human tumor endothelial cells from renal cancer (2019)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 雑誌名: Int J Mol Sci 巻: 20 号: 18 ページ: 4595-4595
  • DOI: 10.3390/ijms20184595
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Clinical efficacy and safety of first-line nilotinib therapy and evaluation of the clinical utility of the FRET-based drug sensitivity test. (2019)
  • 著者名/発表者名: 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).
  • 雑誌名: International Journal of Hematology 巻: 110 号: 4 ページ: 482-489
  • DOI: 10.1007/s12185-019-02696-w
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A Peptide Derived from Phosphoinositide 3-kinase Inhibits Endocytosis and Influenza Virus Infection (2019)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 雑誌名: Cell Structure and Function 巻: 44 号: 1 ページ: 61-74
  • DOI: 10.1247/csf.19001
  • NAID: 130007636814
  • ISSN: 0386-7196, 1347-3700
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A Sialylated Voltage-Dependent Ca2+ Channel Binds Hemagglutinin and Mediates Influenza A Virus Entry into Mammalian Cells (2018)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 雑誌名: Cell Host Microbe 巻: 23 号: 6 ページ: 809-818
  • DOI: 10.1016/j.chom.2018.04.015
  • NAID: 120006643588
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The Role of Transforming Growth Factor β in Cell-to-Cell Contact-Mediated Epstein-Barr Virus Transmission (2018)
  • 著者名/発表者名: Nanbo A, Ohashi M, Yoshiyama H, Ohba Y
  • 雑誌名: Front Microbiol 巻: 9 ページ: 984-984
  • DOI: 10.3389/fmicb.2018.00984
  • NAID: 120006489803
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 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)
  • 著者名/発表者名: Nanbo Asuka、Katano Harutaka、Kataoka Michiyo、Hoshina Shiho、Sekizuka Tsuyoshi、Kuroda Makoto、Ohba Yusuke
  • 雑誌名: Cancers 巻: 10 号: 7 ページ: 237-237
  • DOI: 10.3390/cancers10070237
  • NAID: 120006491456
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Budding of Ebola Virus Particles Requires the Rab11-Dependent Endocytic Recycling Pathway (2018)
  • 著者名/発表者名: Nanbo A, Ohba Y
  • 雑誌名: J Infect Dis 巻: 218 号: suppl_5 ページ: S388-S396
  • DOI: 10.1093/infdis/jiy460
  • NAID: 120006773327
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Epstein-Barr Virus Acquires Its Final Envelope on Intracellular Compartments With Golgi Markers (2018)
  • 著者名/発表者名: Nanbo Asuka、Noda Takeshi、Ohba Yusuke
  • 雑誌名: Front Microbiol 巻: 9 ページ: 454-454
  • DOI: 10.3389/fmicb.2018.00454
  • NAID: 120006416029
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dermoscopic evaluation for skin grafts after surgery; neo-vascularization correlates with survival of skin grafts: A prospective study (2018)
  • 著者名/発表者名: Kitamura Shinya、Yanagi Teruki、Inamura-Takashima Yuka、Imafuku Keisuke、Hata Hiroo、Fujioka Yoichiro、Ohba Yusuke、Shimizu Hiroshi
  • 雑誌名: J Dermatol Sci 巻: 印刷中 号: 2 ページ: 213-216
  • DOI: 10.1016/j.jdermsci.2018.01.014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ebola virus requires a host scramblase for externalization of phosphatidylserine on the surface of viral particles (2018)
  • 著者名/発表者名: Nanbo Asuka、Maruyama Junki、Imai Masaki、Ujie Michiko、Fujioka Yoichiro、Nishide Shinya、Takada Ayato、Ohba Yusuke、Kawaoka Yoshihiro
  • 雑誌名: PLoS Pathog 巻: 14 号: 1 ページ: e1006848-e1006848
  • DOI: 10.1371/journal.ppat.1006848
  • NAID: 120006416019
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Cell competition with normal epithelial cells promotes apical extrusion of transformed cells through metabolic changes. (2017)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Kon, et al.
  • 雑誌名: Nature Cell Biology 巻: 印刷中 号: 5 ページ: 530-541
  • DOI: 10.1038/ncb3509
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Rab5-regulated endocytosis plays a crucial role in apical extrusion of transformed cells. (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Saitoh, T. Maruyama, Y. Yako, M. Kajita, Y. Fujioka, Y. Ohba, N. Kasai, N. Sugama, S. Kon, S. Ishikawa, T. Hayashi, T. Yamazaki, M. Tada and Y. Fujita.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 巻: 114 号: 12
  • DOI: 10.1073/pnas.1602349114
  • NAID: 120006346108
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 第97回日本生理学会大会
• [学会発表] Live-cell imaging and analysis of the plasma membrane dynamics during clathrin-mediated endocytosis by high-speed atomic force microscopy (2019)
  • 著者名/発表者名: A. Yoshida A、N . Sakai、N . Takahashi、S . H . Yoshimura、 Y . Ohba
  • 学会等名: ASCB|EMBO 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Functional Analysis of Mitochondria-endosome Interaction in the Regulation of Endocytosis (2019)
  • 著者名/発表者名: A. O. Satoh、Y .Fujioka、H. Sasajima、S . Paudel、A . Nanbo、Y . Ohba
  • 学会等名: ASCB|EMBO 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Irs4 Mediates Egf-dependentUpregulation of Endocytosis through the Recruitment of Ras-pi3k Complex to the Endosome. (2019)
  • 著者名/発表者名: M . Amano、Y. Fujioka、A . O . Satoh、K. Horiuchi、A . Yoshida、H. Sasajima、C . Obuse、 Y. Ohba
  • 学会等名: ASCB|EMBO 2019
  • 国際学会
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Probing in vivo dynamics of plasma membrane during clathrin-mediated endocytosis (2019)
  • 著者名/発表者名: Aiko Yoshida、Nobuaki Sakai、Naoki Takahashi、Shige H. Yoshimura、Yusuke Ohba
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 大場雄介
  • 学会等名: 第92回日本生化学会学会
  • 招待講演
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 吉田藍子、大場雄介
  • 学会等名: 第92回日本生化学会学会
  • 招待講演
• [学会発表] 細胞膜動態のcorrelative imaging (2019)
  • 著者名/発表者名: 大場雄介
  • 学会等名: 第57回日本生物物理学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 吉田 藍子、酒井 信明、 高橋 直希、吉村 成弘、 大場 雄介
  • 学会等名: 第71回日本細胞生物学会
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 絢、藤岡 容一朗、笹島 仁、 南保 明日香、大場 雄介
  • 学会等名: 第71回日本細胞生物学会
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 柏木 彩花、藤岡 容一朗、 笹島 仁、大場 雄介
  • 学会等名: 第71回日本細胞生物学会
• [学会発表] Ras-PI3Kシグナルによるエンドサイトーシスの制御機構 (2019)
  • 著者名/発表者名: 大場雄介
  • 学会等名: 第71回日本細胞生物学会
• [学会発表] Fluorescence Imaging of membrane dynamics and intracellular signaling (2019)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Ohba
  • 学会等名: The 9th Federation of Asian and Oceanian Physiological Societies Congress (FAOPS2019) in conjunction with the 96th Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
  • 国際学会
• [学会発表] A PI3K-derived peptide inhibits clathrin-independent endocytosis and influenza virus infection (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoichiro Fujioka, Aya O Satoh, Kosui Horiuchi, Mari Fujioka, Sarad Paudel, Asuka Nanbo, Yusuke Ohba
  • 学会等名: 第70回日本細胞生物学会
• [学会発表] Involvement of actin dynamics in the endocytic process revealed by fast-scanning atomic force microscopy (2018)
  • 著者名/発表者名: Aiko Yoshida, Nobuaki Sakai, Yoshitsugu Uekusa, Shige H Yoshimura, Yusuke Ohba
  • 学会等名: 第70回日本細胞生物学会
• [学会発表] The role of an Na,K-ATPase in spatiotemporal regulation of Ras- PI3K signaling and endocytosis (2018)
  • 著者名/発表者名: Sayaka Kashiwagi, Yoichiro Fujioka, Kosui Horiuchi, Aya O Satoh, Prabha Nepal, Aiko Yoshida, Sarad Paudel, Asuka Nanbo, Yusuke Ohba
  • 学会等名: 第70回日本細胞生物学会
• [学会発表] A mitochondrial outer membrane protein is involved in the regulation of Ras-PI3K signaling-mediated endocytosis (2018)
  • 著者名/発表者名: Aya O Satoh, Yoichiro Fujioka, Kosui Horiuchi, Prabha Nepal, Sayaka Kashiwagi, Aiko Yoshida, Mari Fujioka, Sarad Paudel, Asuka Nanbo, Yusuke Ohba
  • 学会等名: 第70回日本細胞生物学会
• [学会発表] Development of FRET-based biosensors for measuring tyrosine kinase activity in living cells (2018)
  • 著者名/発表者名: Mari Fujioka, Yoichiro Fujioka, Aya O Satoh, Prabha Nepal, Sayaka Kashiwagi, Aiko Yoshida, Sarad Paudel, Asuka Nanbo, Yusuke Ohba
  • 学会等名: 第70回日本細胞生物学会
• [学会発表] The Role of tubulin in the regulation of endocytosis mediated by Ras-PI3K signaling (2018)
  • 著者名/発表者名: Sarad Paudel, Yoichiro Fujioka, Aya O. Satoh, Mari Fujioka, Kosui Horiuchi, Prabha Nepal, Sayaka Kashiwagi, Aiko Yoshida, Asuka Nanbo, Yusuke Ohba
  • 学会等名: 第70回日本細胞生物学会
• [学会発表] Role of inner mitochondrial membrane proteins in the regulation of endocytosis mediated by Ras-PI3K signaling (2018)
  • 著者名/発表者名: Prabha Nepal, Yoichiro Fujioka, Aya O. Satoh, Kosui Horiuchi, Sarad Paudel, Sayaka Kashiwagi, Aiko Yoshida, Mari Fujioka, Asuka Nanbo, Yusuke Ohba
  • 学会等名: 第70回日本細胞生物学会
• [学会発表] 細胞内シグナル伝達の可視化と光による操作 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大場雄介
  • 学会等名: 第40回日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] PI3K 由来ペプチドによるエンドサイトーシスとインフルエンザウイルス感染の抑制 (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤岡容一朗、佐藤絢、堀内浩水、藤岡真理、パウデル サラド、西出真也、南保明日香、大場雄介
  • 学会等名: 第40回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 高速原子間力顕微鏡を用いた細胞表面膜構造動態のライブセルイメージング (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉田藍子、酒井信明、植草良嗣、粂田昌宏、吉村成弘、大場雄介
  • 学会等名: 第40回日本分子生物学会年会
• [学会発表] インフルエンザウイルス細胞侵入において鍵となる宿主タンパク質の同定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤岡容一朗、西出真也、尾瀬農之、加藤いづみ、福原秀雄、藤岡真理、堀内浩水、佐藤絢、Prabha Nepal、柏木彩花、Jing Wang、堀口美香、Sarad Paudel、南保明日香、宮崎忠昭、前仲勝実、大場雄介
  • 学会等名: 第69回日本細胞生物学会
• [学会発表] Ras-PI3K複合体によるエンドサイトーシスの制御因子の探索と機能解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 堀内浩水、藤岡容一朗、佐藤絢、Prabha Nepal、Jing Wang、堀口美香、Sarad Paudel、西出真也、南保明日香、小布施力史、大場雄介
  • 学会等名: 第69回日本細胞生物学会
• [学会発表] PI3K 由来ペプチドによるインフルエンザウイルス感染の抑制 (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐藤絢、藤岡容一朗、堀内浩水、藤岡真理、パウデル サラド、西出真也、南保明日香、大場雄介
  • 学会等名: 第69回日本細胞生物学会
• [図書] Methods in Molecular Biology, SH2 domain (2017)
  • 著者名/発表者名: Mari Fujioka、Yumi Asano、Shigeyuki Nakada、Yusuke Ohba
  • 総ページ数: 555
  • 出版者: Humana Press, New York, NY
• [備考] 北海道大学細胞生理学教室
  • URL: http://cp.med.hokudai.ac.jp