Rab2の細胞内ターゲティング過程の再構成と分子機構解明

• 研究課題/領域番号: 17K07379
• 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: 細胞生物学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 加納 ふみ 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (10361594)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 再構成 / オルガネラ / タンパク質局在 / Rab2 / Rabタンパク質 / セミインタクト細胞 / ERGIC / ターゲティング / ゴルジ体

研究成果の概要

Rabファミリータンパク質の一つRab2のER-Golgi intermediate compartment (ERGIC)局在化メカニズム解明を目指し、細胞膜を透過性にしたセミインタクト細胞系を用いて、GFP標識Rab2リコンビナントタンパク質のERGICターゲティング再構成系を構築した。既知あるいは新規Rab2結合タンパク質群に対し本再構成系を用いて検証した結果、Rab2局在化制御因子を２つ同定した。これらの因子は一つは細胞質、もう一つは膜近傍でRab2と結合することがわかり、Rab2ターゲティングを協調的に制御することが明らかになった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

セミインタクト細胞アッセイは細胞内構造の維持が必要不可欠なタンパク質の局在化研究に適した細胞側ツールであると言える。本研究で構築するアッセイは汎用性が高く、蛋白質の局在化と機能相関が重要である細胞生物学分野において学術的に意義がある。また、本申請研究で注目するRab2は、小胞輸送だけでなく、シグナル伝達、インスリン分泌・分解制御、オートファジーなどの細胞機能にも関与する。他にも自閉症スペクトラム障害や精神分裂病でRab2A点変異が報告されるなどRab2の生理機能の重要性はますます注目されており、その局在化機構解明はこれらの生命現象にも深く関わる重要なテーマである。

研究成果

• [雑誌論文] Applications of cell resealing to reconstitute microRNA loading to extracellular vesicles (2021)
  • 著者名/発表者名: Sonoda Yuki、Kano Fumi、Murata Masayuki
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 号: 1 ページ: 2900-2900
  • DOI: 10.1038/s41598-021-82452-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] リシール細胞技術を用いた“細胞編集” (2020)
  • 著者名/発表者名: 村田昌之、加納ふみ
  • 雑誌名: 医学のあゆみ 巻: 275 ページ: 144-148
• [雑誌論文] Pyk2-dependent phosphorylation of LSR enhances localization of LSR and tricellulin at tricellular tight junctions (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakatsu, D., Kano, F., Shinozaki-Narikawa, N., Murata, M.
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 14 号: 10 ページ: e0223300-e0223300
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0223300
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The cell resealing technique for manipulating, visualizing, and elucidating molecular functions in living cells. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kunishige, R., Kano, F., Murata, M.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Acta (General Subjects) 巻: 印刷中 号: 2 ページ: 129329-129329
  • DOI: 10.1016/j.bbagen.2019.03.015
  • 査読あり
• [雑誌論文] Semi-intact cell system for reconstituting and analyzing cellular Golgi dynamics. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kano, F., Murata, M.
  • 雑誌名: The Golgi Apparatus and Centriole 巻: 67 ページ: 233-250
  • DOI: 10.1007/978-3-030-23173-6_10
  • ISBN: 9783030231729, 9783030231736
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phosphatidylinositol-3-phosphate-mediated actin domain formation linked to DNA synthesis upon insulin treatment in rat hepatoma-derived H4IIEC3 cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Kano, F., Murata, M.
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta (BBA) - Mol. Cell Res. 巻: 1866 号: 5 ページ: 793-805
  • DOI: 10.1016/j.bbamcr.2019.02.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Changes in the asymmetric distribution of cholesterol in the plasma membrane influence streptolysin O pore formation (2019)
  • 著者名/発表者名: Ogasawara, F., Kano, F., Murata, M., Kimura, Y., Kioka, N., Ueda, K
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 9 号: 1 ページ: 4548-4548
  • DOI: 10.1038/s41598-019-39973-x
  • NAID: 120006644065
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] セミインタクト細胞リシール技術の新展開 (2018)
  • 著者名/発表者名: 村田昌之、加納ふみ
  • 雑誌名: 生化学 巻: 90 号: 4 ページ: 433-443
  • DOI: 10.14952/SEIKAGAKU.2018.900433
  • ISSN: 0037-1017
  • 年月日: 2018-08-25
• [雑誌論文] 特集 生体膜のバイオロジー Ⅴ.新技術 セミインタクト細胞リシール技術を用いた細胞機能解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 國重 莉奈、加納 ふみ、村田 昌之
  • 雑誌名: 生体の科学 巻: 69 号: 3 ページ: 247-251
  • DOI: 10.11477/mf.2425200804
  • ISSN: 0370-9531, 1883-5503
  • 年月日: 2018-06-15
• [雑誌論文] Exosome-associated Shiga toxin 2 is released from cells and causes severe toxicity in mice (2018)
  • 著者名/発表者名: Watanabe-Takahashi, M., Yamasaki, S., Murata, M., Kano, F., Motoyama, J., Yamate, J., Omi, J., Sato, W., Ukai, H., Shimasaki, K., Ikegawa, M., Tamura-Nakano, M., Yanoshita, R., Nishino, Y., Miyazawa, A., Natori, Y., Toyama-Sorimachi, N., Nishikawa, N.
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 8 号: 1 ページ: 10776-10776
  • DOI: 10.1038/s41598-018-29128-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] LLO-mediated Cell Resealing System for Analyzing Intracellular Activity of Membrane-impermeable Biopharmaceuticals of Mid-sized Molecular Weight (2018)
  • 著者名/発表者名: Murakami Masataka、Kano Fumi、Murata Masayuki
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1 ページ: 1946-1946
  • DOI: 10.1038/s41598-018-20482-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The first successful observation of in-cell NMR signals of DNA and RNA in living human cells (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamaoki Yudai、Kiyoishi Ayaka、Miyake Masayuki、Kano Fumi、Murata Masayuki、Nagata Takashi、Katahira Masato
  • 雑誌名: Phys Chem Chem Phys 巻: 20 号: 5 ページ: 2982-2985
  • DOI: 10.1039/c7cp05188c
  • NAID: 130007557810
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] セミインタクト細胞リシール技術を用いた糖尿病モデル細胞アレイとその解析法 (2018)
  • 著者名/発表者名: 加納ふみ、野口誉之、村田昌之
  • 雑誌名: 臓器チップの技術と開発動向（監修： 酒井康行,金森敏幸、シーエムシー出版） 巻: -
• [雑誌論文] Establishment and phenotyping of disease model cells created by cell-resealing technique (2017)
  • 著者名/発表者名: Kano Fumi、Noguchi Yoshiyuki、Murata Masayuki
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 15167-15167
  • DOI: 10.1038/s41598-017-15443-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Pyruvate kinase M1 interacts with A-Raf and inhibits endoplasmic reticulum stress-induced apoptosis by activating MEK1/ERK pathway in mouse insulinoma cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Horiuchi Yuta、Nakatsu Daiki、Kano Fumi、Murata Masayuki
  • 雑誌名: Cellular Signalling 巻: 38 ページ: 212-222
  • DOI: 10.1016/j.cellsig.2017.07.017
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 病態モデル細胞の創成と新展開 －未来のナノメディシンに資する新しい細胞編集技術－」 (2017)
  • 著者名/発表者名: 村田昌之、加納ふみ
  • 雑誌名: キヤノン財団ライブラリー『ナノテクノロジーが拓く未来の医療』（片岡一則編著、丸善プラネット） 巻: - ページ: 228-249
• [学会発表] Cell-based analytical method for manipulating and evaluating protein network. (2020)
  • 著者名/発表者名: Fumi Kano
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] セミインタクト細胞リシール技術を用いた細胞機能解析・評価系の開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 國重莉奈、園田雄輝、村上真隆、加納ふみ、村田昌之
  • 学会等名: 日本ケミカルバイオロジー学会第１４回年会
• [学会発表] M型ピルビン酸産生酵素PKM1の減少は小胞体ストレス依存的な膵臓β細胞死を促進する (2019)
  • 著者名/発表者名: 中津 大貴, 村田 昌之, 加納 ふみ
  • 学会等名: 第19回日本蛋白質科学会年会 第71回日本細胞生物学会大会 合同年次大会
• [学会発表] 細胞内温度変動に関与する分子のスクリーニング法の開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: Takashi Mitsubori, Kohki Okabe, Fumi Kano, Takashi Funatsu
  • 学会等名: 第57回日本生物物理学会年会
• [学会発表] リシール細胞技術を用いた疾患モデル細胞の構築とそのフェノタイプ解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 加納ふみ
  • 学会等名: 電気化学会第85回大会
  • 招待講演