コラーゲン分泌を調節するカルシウム制御ネットワークの解析

• 研究課題/領域番号: 18H02135
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分38030:応用生物化学関連
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 柴田 秀樹 名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (30314470)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円); 2020年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2019年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2018年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
• キーワード: カルシウム / コラーゲン / COPII / 分泌経路 / 小胞体 / COPII小胞

研究成果の概要

コラーゲンはヒトの乾燥重量の25％を占める構造蛋白質であり、小胞体からゴルジ体を経て細胞外へ分泌される。本研究では、カルシウム結合蛋白質ALG-2を中心としたカルシウム応答性制御因子がコラーゲンの小胞体からの搬出制御を司る分子メカニズムの解明を目指し、ALG-2の作用標的となる分子をその結合モチーフによって探索し、また近接依存性標識法を用いた解析から同定した。そして、得られた複数の制御因子候補の相互作用ネットワークと細胞内局在、および生理機能を生化学的、分子細胞生物学的解析により明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

分泌蛋白質のほとんどは、小胞体で合成されゴルジ体を経由して細胞外に分泌される。細胞外マトリクスの主要成分である線維性コラーゲンは、その長さが300 nmにもおよび、小胞体からどのように搬出され細胞外まで輸送されるのか不明であった。近年、線維性コラーゲン輸送の制御因子の同定がすすめられ、その中でALG-2はカルシウムに応答する因子である。本研究では、ALG-2の新たな標的蛋白質を同定し、小胞体内腔のカルシウム濃度の恒常性維持に関わる可能性を示した。また、小胞体からの搬出の制御蛋白質候補も新たに同定されており、線維症などコラーゲン分泌の異常が関連する疾患の新奇の創薬標的になることも期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Amino Acid-Mediated Intracellular Ca2+ Rise Modulates mTORC1 by Regulating the TSC2-Rheb Axis through Ca2+/Calmodulin (2021)
  • 著者名/発表者名: Amemiya Yuna、Nakamura Nao、Ikeda Nao、Sugiyama Risa、Ishii Chiaki、Maki Masatoshi、Shibata Hideki、Takahara Terunao
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 22 号: 13 ページ: 6897-6897
  • DOI: 10.3390/ijms22136897
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Novel ALG-2 Target Protein CDIP1 Promotes Cell Death by Interacting with ESCRT-I and VAPA/B (2021)
  • 著者名/発表者名: Inukai Ryuta、Mori Kanako、Kuwata Keiko、Suzuki Chihiro、Maki Masatoshi、Takahara Terunao、Shibata Hideki
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 22 号: 3 ページ: 1175-1175
  • DOI: 10.3390/ijms22031175
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Penta-EF-Hand ALG-2 Protein Interacts with the Cytosolic Domain of the SOCE Regulator SARAF and Interferes with Ubiquitination (2020)
  • 著者名/発表者名: Zhang Wei、Muramatsu Ayaka、Matsuo Rina、Teranishi Naoki、Kahara Yui、Takahara Terunao、Shibata Hideki、Maki Masatoshi
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 21 号: 17 ページ: 6315-6315
  • DOI: 10.3390/ijms21176315
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Adaptor functions of the Ca2+-binding protein ALG-2 in protein transport from the endoplasmic reticulum. (2019)
  • 著者名/発表者名: Shibata H
  • 雑誌名: Biosci Biotechnol Biochem 巻: 83 号: 1 ページ: 20-32
  • DOI: 10.1080/09168451.2018.1525274
  • NAID: 120006718408
  • 査読あり
• [雑誌論文] High Sensitive Quantitative Binding Assays Using a Nanoluciferase-Fused Probe for Analysis of ALG-2-Interacting Proteins. (2019)
  • 著者名/発表者名: Zhang W, Matsuo R, Takahara T, Shibata H, Maki M
  • 雑誌名: Methods Mol Biol 巻: 1929 ページ: 501-516
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-9030-6_31
  • ISBN: 9781493990290, 9781493990306
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cellular Ca2+-Responding Nanoluciferase Reporter Gene System Directed by Tandemly Repeated Pseudo-Palindromic NFAT-Response Elements. (2019)
  • 著者名/発表者名: Zhang W, Takahara T, Achiha T, Shibata H, Maki M.
  • 雑誌名: Methods Mol Biol 巻: 1929 ページ: 95-109
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-9030-6_7
  • ISBN: 9781493990290, 9781493990306
  • 査読あり
• [雑誌論文] 小胞体からの分子輸送におけるALG-2の役割 (2018)
  • 著者名/発表者名: 柴田秀樹、高原照直、京卓志、牧正敏
  • 雑誌名: 月刊「細胞」 巻: 50 ページ: 441-445
• [学会発表] 近接依存性標識法を用いた初期分泌経路制御タンパク質の探索 (2020)
  • 著者名/発表者名: 伊藤駿、松下明理、桑田啓子、鄭光傑、高原照直、柴田秀樹
  • 学会等名: 第72回日本細胞生物学会大会
• [学会発表] ストア作動性カルシウム流入制御因子SARAFの二量体形成におけるALG-2の役割 (2020)
  • 著者名/発表者名: 河原由衣、高原照直、柴田秀樹、牧正敏
  • 学会等名: 第187回日本農芸化学会中部支部例会
• [学会発表] 近接依存性標識法を用いた小胞体の輸送小胞出芽部位に局在するタンパク質の網羅的探索 (2019)
  • 著者名/発表者名: 松下明理、高原照直、桑田啓子、牧正敏、柴田秀樹
  • 学会等名: 日本農芸化学会 関西・中部支部 2019年度合同神戸大会
• [学会発表] 近接ラベリング手法を用いたコラーゲン分泌制御因子の網羅的探索 (2018)
  • 著者名/発表者名: 松下明理，柴田秀樹，桑田啓子, 高原照直，牧正敏
  • 学会等名: 日本農芸化学会中部支部例会
• [備考] 名古屋大学大学院生命農学研究科分子細胞制御学研究室ホームページ
  • URL: https://molcellreg.wixsite.com/website
• [備考] 名古屋大学大学院生命農学研究科分子細胞制御学研究室ホームページ
  • URL: https://www.agr.nagoya-u.ac.jp/~mcr/