核膜タンパク質LINC複合体を介する核膜情報流通システムの解明

• 研究課題/領域番号: 18K06226
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分44010:細胞生物学関連
• 研究機関: 愛媛県立医療技術大学
• 研究代表者: 檜枝 美紀 愛媛県立医療技術大学, 保健科学部, 教授 (00380254)
• 研究分担者: 東山 繁樹 愛媛大学, プロテオサイエンスセンター, 教授 (60202272)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 核膜 / LINC 複合体 / メカノトランスダクション / ゴルジ体 / 核小体 / 細胞核 / 核 / SUN / nesprin / lamin / 細胞接着装置 / 核膜タンパク質 / LINC複合体 / LINC complex / 情報伝達 / SUN1

研究成果の概要

細胞質から核への情報伝達は、一般的に核膜孔を介したタンパク質輸送により行われることが知られている。一方、核膜には多様な膜タンパク質が存在しており、それら膜タンパク質の構築変化等により、情報が伝達される可能性も考えられる。本研究では核膜に局在し、細胞内外の力学刺激を核へ伝達することが知られているＬＩＮＣ複合体に焦点をあて、核膜タンパク質による情報流通システムの解明に取り組んできた。その結果、ＬＩＮＣ複合体は核内の核小体構築に関与すること、また細胞質のゴルジ体構築制御にも機能すること、さらに放射線照射によって誘発される細胞運動活性化にも寄与することも明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

細胞核は、遺伝情報の維持と複製、遺伝情報発現の出発点である転写を行うオルガネラである。本申請研究では、核膜に存在し、LINC複合体と呼ばれるタンパク質複合体の機能解明に取り組んだ。LINC複合体は、核内において核骨格と、細胞質において細胞骨格と結合し、細胞内における核の位置決定や、メカノトランスダクション、DNA修復、染色体動態の制御、細胞運動など多岐にわたる生理機能と、ある種の筋ジストロフィーや早老症、聴覚障害など組織を限定しない多様な疾病の発症に関与する。そのためLINC複合体が担う機能を明らかにすることはそれら発症機序の解明、治療法の開発へ繋がると期待される。

研究成果

• [国際共同研究] National Health Research Institutes/Taiwan(その他の国・地域 Taiwan)
• [雑誌論文] The SUN2-nesprin-2 LINC complex and KIF20A function in the Golgi dispersal (2021)
  • 著者名/発表者名: Hieda, M. *, Matsumoto, T., Isobe, M., Kurono, S., Yuka, K., Kametaka, S., Wang, J.Y., Chi, Y.H., Kameda, K., Kimura, H., Matsuura, N., Matsuura, S.
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 11 号: 1 ページ: 5358-5358
  • DOI: 10.1038/s41598-021-84750-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The SUN1 splicing variants SUN1_888 and SUN1_916 differentially regulate nucleolar structure (2020)
  • 著者名/発表者名: Satomi, E., Ueda, M., Katahira, J., Hieda, M.
  • 雑誌名: Genes to Cells 巻: 11 号: 11 ページ: 730-740
  • DOI: 10.1111/gtc.12807
  • 査読あり
• [雑誌論文] Human THO maintains the stability of repetitive DNA (2020)
  • 著者名/発表者名: Katahira J, Senokuchi K, Hieda H.
  • 雑誌名: Genes to Cells 巻: 25 号: 5 ページ: 334-342
  • DOI: 10.1111/gtc.12760
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] SPOP is essential for DNA-protein crosslink repair in prostate cancer cells: SPOP-dependent removal of topoisomerase 2A from the topoisomerase 2A-DNA cleavage complex. (2020)
  • 著者名/発表者名: Watanabe R, Maekawa M, Hieda M, Taguchi T, Miura N, Kikugawa T, Saika T, Higashiyama S.
  • 雑誌名: Mol Biol Cell 巻: 31 号: 6 ページ: 478-490
  • DOI: 10.1091/mbc.e19-08-0456
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Human THO coordinates transcription termination and subsequent transcript release from the HSP70 locus (2019)
  • 著者名/発表者名: Katahira, J., Ishikawa, H., Tsujimura, K., Kurono, S., Hieda, M.
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 24 号: 4 ページ: 272-283
  • DOI: 10.1111/gtc.12672
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Signal Transduction across the Nuclear Envelope: Role of the LINC Complex in Bidirectional Signaling (2019)
  • 著者名/発表者名: Hieda, M.
  • 雑誌名: Cells 巻: 8, pii 号: 2 ページ: 124-124
  • DOI: 10.3390/cells8020124
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] X-ray-enhanced cancer cell migration requires the linker of nucleoskeleton and cytoskeleton complex (2018)
  • 著者名/発表者名: Imaizumi, H., Sato, S., Nishihara, A., Minami, K., Koizumi, M., Matsuura, N., Hieda, M
  • 雑誌名: Cancer Science 巻: 109 号: 4 ページ: 1158-1165
  • DOI: 10.1111/cas.13545
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 前立腺癌細胞のtopoisomerase2A制御におけるSPOPの新規機能解明とDNA修復標的治療の治療マーカーとしての可能性 (2020)
  • 著者名/発表者名: 渡辺隆太, 前川大志, 檜枝美紀, 田口友彦, 三浦徳宣, 菊川忠彦, 東山繁樹, 雑賀隆史
  • 学会等名: 第29回泌尿器科分子・細胞研究会
• [学会発表] 前立腺癌細胞のtopoisomerase2A制御におけるSPOPの新規機能解明とDNA修復標的治療の治療マーカーとしての可能性 (2020)
  • 著者名/発表者名: 渡辺隆太, 前川大志, 檜枝美紀, 田口友彦, 三浦徳宣, 菊川忠彦, 東山繁樹, 雑賀隆史
  • 学会等名: 第108回日本泌尿器科学会
• [学会発表] LINC complex component SUN1 is required for the generation of traction force and maturation of focal adhesions (2019)
  • 著者名/発表者名: Ueda, N., Matsui, T., Deguchi, S., Hieda, M.
  • 学会等名: 6th Zoo meeting, Cell Adhesion and Migration in Inflammation and Cancer
  • 国際学会
• [学会発表] 核膜タンパク質LINC複合体による核小体構築制御機構 (2019)
  • 著者名/発表者名: 里見えりな 植田雅子 檜枝美紀
  • 学会等名: 第92回日本生化学会大会
• [学会発表] 子宮体癌におけるメチル化DNA結合タンパク質を用いた，DNAメチル化解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 坂本真吾, 末武勲, 窪田裕美, 門屋孝志, 三好陽子, 石原香菜子, 松本優衣, 髙石治彦, 水野洋輔, 大城由美, 檜枝美紀
  • 学会等名: 第58回日本臨床細胞学会秋期大会
• [学会発表] Functional analysis of RNA binding protein YB-1 involved in nuclear lobulation in HeLa cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Kawabata, T., Ikeda, T., Noguchi, T., Hirata, H., Takamori, N., Komiya, I. Igarashi, M., Hieda, M., Tani, T.
  • 学会等名: 日本分子生物学会第42回年会
• [学会発表] The SUN1 splicing variants SUN1_888 and SUN1_916 differentially regulate nucleolar structure (2019)
  • 著者名/発表者名: Satomi, E., Ueda, M., Hieda, M.
  • 学会等名: アメリカ細胞生物学会・EMBO meeting
  • 国際学会
• [学会発表] LINC complex component SUN1 is required for the generation of traction force and maturation of focal adhesions (2019)
  • 著者名/発表者名: Ueda, N., Matsui, T., Deguchi, S., Hieda, M.
  • 学会等名: ６th Zoo Meeting, Cell Adhesion and migration in inflammation and cancer
  • 国際学会
• [学会発表] Golgi organization is mediated by the LINC complex and the nuclear pore complex (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto, T., Isobe, M., Kametaka, S., Hiedam M.
  • 学会等名: The American Society for Cell Biology / EMBO meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 核膜タンパク質 LINC 複合体によるゴルジ体構築制御 (2018)
  • 著者名/発表者名: 松本泰三, 檜枝美紀
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 細胞核の分葉化を抑制する化合物の作用機構解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 髙森 規維、池田 智哉、野口 貴史、平田 久峰、小宮 依琳、五十嵐 雅之、檜枝 美紀、佐藤 賢文、谷 時雄
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] LINC complex component, SUN1 play a role in the Golgi complex organization without nesprins (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto, T., Nishioka, Y., Isobe, M., Kametaka, S., Kimura, H., Matsuura, N., Hieda, M.
  • 学会等名: 第70回日本細胞生物学会（日本発生生物学会合同大会）
• [図書] 実験医学増刊 Vol.38 疾患に挑むメカノバイオロジー 循環器、運動器、がん、再生・発生に生体内の力はどうかかわるのか (2020)
  • 著者名/発表者名: 檜枝美紀 (曽我部正博編集)
  • 総ページ数: 219
  • 出版者: 羊土社
  • ISBN: 9784758103862