上皮バリアの構築と機能を制御するタイトジャンクション・アピカル複合体の解析

• 研究課題/領域番号: 18H03999
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 中区分44:細胞レベルから個体レベルの生物学およびその関連分野
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 月田 早智子 大阪大学, 生命機能研究科, 特任教授 (00188517)
• 研究分担者: 勝野 達也 京都大学, 医学研究科, 研究員 (90527665)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 中途終了 (2019年度)
• 配分額: 43,940千円 (直接経費: 33,800千円、間接経費: 10,140千円); 2019年度: 14,170千円 (直接経費: 10,900千円、間接経費: 3,270千円); 2018年度: 15,600千円 (直接経費: 12,000千円、間接経費: 3,600千円)
• キーワード: タイトジャンクション / アピカル骨格 / TJ-アピカル複合体 / クローディン / TJMAPs / アピカル面バリア / 細胞間バリア / 上皮バリア / アピカル複合体 / 細胞骨格 / 細胞接着 / 上皮細胞

研究実績の概要

生体は、腸・肺・脳という大きな区画から、毛細血管というような小区画まで、大小様々な区画に分かれる。各区画が上皮細胞シートで覆われ、恒常性が保たれることは、生体機能発現には必要不可欠である。上皮細胞は、タイトジャンクション (TJ) を介して側面で密着し、上皮細胞シートを形成する。上皮細胞シートには、TJの細胞間バリアと上皮細胞アピカル膜のアピカル面バリアが存在する。両者は連携し、上皮バリアとして、生体の各区画を形作り、自由な物質移動を制限し、必要物質を選択的に透過させるが、連携機序は不明である。私共は最近、先進的イメージング技術によりアピカル膜に沿った細胞骨格を発見した。本アピカル骨格とTJの構造的・機能的なリンクやそれを司る因子を複数見出した。それらの解析から、アピカル骨格とTJは「TJ-アピカル複合体」というシステムとして機能し、細胞間・アピカル面バリアを統合すると考えられた。さらに、TJ-アピカル複合体は、細胞内外の状況を反映して、細胞シグナル経路のインターフェースとなり、上皮バリア動態を制御するという予備知見も得ている。従来、細胞間・アピカル面バリアは別個に解析されてきたが、本研究では、TJ-アピカルを軸とした上皮バリアの統合的解析・理解を目指し、上皮バリアによる生体機能の新規構築原理を開拓する。
上皮バリア研究の切り口として、私共が提唱しているTJ-アピカル複合体は新しく、類似研究はない。本年度の本研究では、特にTJMAP-2による上皮細胞アピカル面のconstrictionの機能解析を進め、既知の機序とは異なるアピカル面のconstriction機序を見出し、論文化への解析を進めた。成果については、特別推進研究へ引き継ぎ、並行して解析中の他のTJMAPsとともに、TJ-アピカル複合体の構造と機能の理解に繋げる。確立してきた高解像イメージングもさらに発展させる。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Harvard university(米国)
• [雑誌論文] Odf2 haploinsufficiency causes a new type of decapitated and decaudated spermatozoa, Odf2-DDS, in mice (2019)
  • 著者名/発表者名: Ito C, Akutsu H, Yao R, Yoshida K, Yamatoya K, Mutoh T, Makino T, Aoyama K, Ishikawa H, Kunimoto K, Tsukita S, Noda T, Kikkawa M, Toshimori K.
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 9 号: 1 ページ: 14249-14249
  • DOI: 10.1038/s41598-019-50516-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Vinculin is critical for the robustness of the epithelial cell sheet paracellular barrier for ions (2019)
  • 著者名/発表者名: Konishi S, Yano T, Tanaka H, Mizuno T, Kanoh H, Tsukita K, Namba T, Tamura A, Yonemura S, Gotoh S, Matsumoto H, Hirai T, Tsukita S.
  • 雑誌名: Life Sci Alliance 巻: 2 号: 4 ページ: e201900414-e201900414
  • DOI: 10.26508/lsa.201900414
  • NAID: 120007144472
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Reciprocal association between the apical junctional complex and AMPK: A promising therapeutic target for epithelial/endothelial barrier function? (2019)
  • 著者名/発表者名: Tsukita, K., Yano, T., Tamura, A., and Tsukita, S.
  • 雑誌名: Int J Mol Sci. 巻: 20 号: 23 ページ: 6012-6012
  • DOI: 10.3390/ijms20236012
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Deficiency of Stomach-Type Claudin-18 in Mice Induces Gastric Tumor Formation Independent of H pylori Infection (2019)
  • 著者名/発表者名: Suzuki K, Sentani K, Tanaka H, Yano T, Suzuki K, Oshima M, Yasui W, Tamura A, Tsukita S.
  • 雑誌名: Cell Mol Gastroenterol Hepatol. 巻: 8 号: 1 ページ: 119
  • DOI: 10.1016/j.jcmgh.2019.03.003
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cep128 associates with Odf2 to form the subdistal appendage of the centriole (2019)
  • 著者名/発表者名: Kashihara Hiroka、Chiba Shuhei、Kanno Shin-ichiro、Suzuki Koya、Yano Tomoki、Tsukita Sachiko
  • 雑誌名: Genes to Cells 巻: 24 号: 3 ページ: 231
  • DOI: 10.1111/gtc.12668
  • 査読あり
• [雑誌論文] Morphologic determinant of tight junctions revealed by claudin-3 structures (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Shun、Irie Katsumasa、Tanaka Hiroo、Nishikawa Kouki、Suzuki Hiroshi、Saitoh Yasunori、Tamura Atsushi、Tsukita Sachiko、Fujiyoshi Yoshinori
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 10 号: 1 ページ: 816-816
  • DOI: 10.1038/s41467-019-08760-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Interleukin 22 Expands Transit-Amplifying Cells While Depleting Lgr5 ⁺ Stem Cells via Inhibition of Wnt and Notch Signaling (2019)
  • 著者名/発表者名: Zha JM, Li HS, Lin Q, Kuo WT, Jiang ZH, Tsai PY, Ding N, Wu J, Xu SF, Wang YT, Pan J, Zhou XM, Chen K, Tao M, Odenwald MA, Tamura A, Tsukita S, Turner JR, He WQ. Interleukin 22 Expands Transit-Amplifying Cells While Depleting Lgr5(+) Stem Cells via Inhibition of Wnt and Notch Signaling.
  • 雑誌名: Cell Mol Gastroenterol Hepatol. 巻: 7 号: 2 ページ: 255
  • DOI: 10.1016/j.jcmgh.2018.09.006
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Claudins: From Tight Junctions to Biological Systems (2019)
  • 著者名/発表者名: Tsukita Sachiko、Tanaka Hiroo、Tamura Atsushi
  • 雑誌名: Trends in Biochemical Sciences 巻: 44 号: 2 ページ: 141-152
  • DOI: 10.1016/j.tibs.2018.09.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Claudin-3 regulates bile canalicular paracellular barrier and cholesterol gallstone core formation in mice (2019)
  • 著者名/発表者名: Tanaka H, Imasato M, Yamazaki Y, Matsumoto K, Kunimoto K, Delpierre J, Meyer K, Zerial M, Kitamura N, Watanabe M, Tamura A, Tsukita S.
  • 雑誌名: J Hepatol. 巻: 69 号: 6 ページ: 1308
  • DOI: 10.1016/j.jhep.2018.08.025
  • 査読あり
• [雑誌論文] AMPK-dependent phosphorylation of cingulin reversibly regulates its binding to actin filaments and microtubules (2018)
  • 著者名/発表者名: Tomoki Yano, Takayuki Torisawa, Kazuhiro Oiwa & Sachiko Tsukita
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1 ページ: 15550-15550
  • DOI: 10.1038/s41598-018-33418-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] タイトジャンクション-クローディンによる細胞間バリア制御と、その異常と病態ークローディン欠損マウス解析の視点からー (2019)
  • 著者名/発表者名: 田村淳、田中啓雄、矢野智樹、鈴木浩也、月田早智子
  • 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] 体を作って守る上皮細胞のタイトジャンクション (2019)
  • 著者名/発表者名: 月田早智子
  • 学会等名: 日本学術会議 第11回形態科学シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] タイトジャンクション - クローディンによる細胞間バリア制御と、その異 常と病態ークローディン欠損マウス解析の視点からー (2019)
  • 著者名/発表者名: 田村 淳、田中 啓雄、 矢野 智樹、鈴木 浩也、 月田 早智子
  • 学会等名: 第71回日本細胞生物学会大会/ 第19回日本蛋白質科学会年会 合同大会
• [学会発表] タイトジャンクション による上皮バリア構築とその異常による病態 (2019)
  • 著者名/発表者名: 月田早智子
  • 学会等名: 第37回サイトプロテクション研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 長時間高分解能ライブセルイメージングによる気管多繊毛上皮細胞の繊毛配列メカニズムの解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 月田早智子
  • 学会等名: 第11回呼吸機能イメージング研究会学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] 上皮細胞のタイトジャンクション-アピカル複合体の超高圧電子顕微鏡解析- (2019)
  • 著者名/発表者名: 月田早智子
  • 学会等名: 大阪大学ナノテクノロジー設備供用拠点 微細構造解析プラットフォーム 2018年度 第２回地域セミナー
• [学会発表] Role of planar cell polarity-dependent distribution of apical microtubules in the coordinated ciliary beating of tracheal multiciliated cells. (2018)
  • 著者名/発表者名: Shogo Nakayama, Elisa Herawati, Maki Takagishi, Takayuki Torisawa, Toshinori Namba, Tomoki Yano, Atsushi Tamura, Shuji Ishihara, Kazuhiro Oiwa, Masahide Takahashi, Sachiko Tsukita
  • 学会等名: ASCB 2018 Annual Meeting
• [学会発表] TJ-MAP4 up-regulates the level of ppMLC at the circumferential ring for epithelial apical constriction (2018)
  • 著者名/発表者名: Hatsuho Kanoh, Tomoki Yano, Atsushi Tamura, Yuhei Goto, Shogo Nakayama, Akira Komatsubara, Kazuhiro Aoki and Sachiko Tsukita
  • 学会等名: 第91回日本生化学会大会
• [学会発表] Continuous Gastric Acid Leakage due to Dysfunctional Paracellular-Barrier Function Causes Gastric Tumor via CXCL5 and Wnt Signaling with Aging (2018)
  • 著者名/発表者名: Koya Suzuki, Kazuhiro Sentani, Hiroo Tanaka, Tomoki Yano, Kazuo Suzuki, Atsushi Tamura, Sachiko Tsukita,
  • 学会等名: 第91回日本生化学会大会
• [学会発表] Establishment of a PCP-dependent apical microtubule network in tracheal MCCs (2018)
  • 著者名/発表者名: Shogo Nakayama, Elisa Herawati, Maki Takagishi, Tomoki Nishida, Kanako Inoue, Takayuki Torisawa, Toshinori Namba, Shuji Ishihara, Hiroo Tanaka, Tomoki Yano, Atsushi Tamura, Kazuhiro Oiwa, Masahide Takahashi, SachikoTsukita
  • 学会等名: Joint Annual Meeting Of JSDB 51st and JSCB 70th(第70回日本細胞生物学会・第53回日本発生生物学会合同大会)
• [学会発表] Tight junctional cingulin organizes the apical intermediate filaments (2018)
  • 著者名/発表者名: Yuki Nakao, Hiroo Tanaka, Tomohiro Tamura, Shogo Nakayama, Akira Yamamoto, Hatsuho Kanoh, Atsushi Tamura, Tomoki Yano, Sachiko Tsukita
  • 学会等名: Joint Annual Meeting Of JSDB 51st and JSCB 70th(第70回日本細胞生物学会・第53回日本発生生物学会合同大会)
• [備考] 大阪大学大学院生命機能研究科
  • URL: http://www.fbs.osaka-u.ac.jp/labs/tsukita/
• [備考] 大阪大学大学院生命機能研究科 月田研究室
  • URL: http://www.fbs.osaka-u.ac.jp/jpn/general/lab/13/