セリン・スレオニン脱リン酸化酵素PP6の「個体レベルでの生理機能の解明」

• 研究課題/領域番号: 20K06545
• 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43030:機能生物化学関連
• 研究機関: 奈良女子大学
• 研究代表者: 渡邊 利雄 奈良女子大学, 自然科学系, 教授 (60201208)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 脱リン酸化酵素PP6 / 恒常活性化型K-Ras / オートファジー / 胎児肝臓造血 / 神経細胞分化 / 脱リン酸化酵素 / PP6 / 活性化型K-Ras / 骨髄移植 / 個体レベル / 生理機能

研究開始時の研究の概要

セリン・スレオニン脱リン酸化酵素PP6の「個体レベルでの生理機能の解明」を目指し、PP6の組織特異的欠損マウスと欠損誘導型MEF細胞とを用いて、３つの「学術的問い」を解明する。（１）血液・血管系での組織特異的PP6欠損により、血液・血管系への機能欠損効果を検証・解明する。（２）bafilomycin Aで誘導されるオートファジーがPP6欠損時に増強される。PP6がオートファジー誘導に関与する分子メカニズムを解明する。（３）腫瘍形成時には増殖促進、正常細胞時には増殖抑制と欠損効果が真逆になるパラドックスを検証するため、活性化型K-Rasの誘導発現系とPP6欠損誘導型MEF細胞とを用い解明する。

研究成果の概要

セリン・スレオニン脱リン酸化酵素PP6の以下の新しい機能が判明した。（１）胚の正常発生に必須。（２）PP6はオートファジー活性に重要なP62に依存したオートファジーにより分解制御される。（３）MEF細胞では、従来の個体レベルの結果とは異なり、活性化型K-Ras発現の有無によらず、PP6は細胞の増殖・造腫瘍形成に必要である。（４）PP6の神経細胞特異的欠損は誕生後2日以内の死亡を引き起こしたした。胎生18.5日目の脳では大脳新皮質第Ⅴ・Ⅵ層の神経細胞数の減少が認められたが、大脳新皮質第Ⅴ層神経の増殖の異常は認められない。大脳新皮質第Ⅰ層部分に存在する介在神経の細胞数の減少が認められた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

セリン・スレオニン脱リン酸化酵素PP6の機能として、細胞レベルでオートファジーとの関わりを、恒常活性化型K-Rasとの関係が個体レベルでの結果と異なることを明らかにし、新たなPP6研究の領域を創出した。加えて、PP6が造血細胞発生や神経系の細胞の機能に重要な働きをしていることを組織特異的な欠損体で明らかにした。今後のPP6の生理機能解析の基礎となった。癌の治療や各組織の形成時にPP6が重要であることは、今後のがん治療薬の開発や再生医療の基礎として価値がある成果となることが期待でき、社会的にも意義があると思われる。

研究成果

• [雑誌論文] Arf1 facilitates mast cell proliferation via the mTORC1 pathway (2022)
  • 著者名/発表者名: Kotani Yui、Sumiyoshi Mami、Sasada Megumi、Watanabe Toshio、Matsuda Satoshi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 12 号: 1 ページ: 22297-22297
  • DOI: 10.1038/s41598-022-26925-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] PP6 deficiency in mice with KRAS mutation and Trp53 loss promotes early death by PDAC with cachexia-like features. (2022)
  • 著者名/発表者名: Fukui K, Nomura M, Kishimoto K, Tanuma N, Kurosawa K, Kanazawa K, Kato H, Sato T, Miura S, Miura K, Sato I, Tsuji H, Yamashita Y, Tamai K, Watanabe T, Yasuda J, Tanaka T, Satoh K, Furukawa T, Jingu K, Shima H.
  • 雑誌名: Cancer Sci. 巻: 印刷中 号: 5 ページ: 1613-1624
  • DOI: 10.1111/cas.15315
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ppp6c haploinsufficiency accelerates UV-induced BRAF(V600E)-initiated melanomagenesis. (2021)
  • 著者名/発表者名: Kanazawa K, Kishimoto K, Nomura M, Kurosawa K, Kato H, Inoue Y, Miura K, Fukui K, Yamashita Y, Sato I, Tsuji H, Watanabe T, Tanaka T, Yasuda J, Tanuma N, Shima H
  • 雑誌名: Cancer Sci. 巻: in press 号: 6 ページ: 2233-2244
  • DOI: 10.1111/cas.14895
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ppp6c deficiency accelerates K-rasG12D -induced tongue carcinogenesis. (2021)
  • 著者名/発表者名: Kishimoto K, Kanazawa K, Nomura M, Tanaka T, Shigemoto-Kuroda T, Fukui K, Miura K, Kurosawa K, Kawai M, Kato H, Terasaki K, Sakamoto Y, Yamashita Y, Sato I, Tanuma N, Tamai K, Kitabayashi I, Matsuura K, Watanabe T, Yasuda J, Tsuji H, Shima H.
  • 雑誌名: Cancer Med. 巻: 10(13) 号: 13 ページ: 4451-4464
  • DOI: 10.1002/cam4.3962
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Arf1 and Arf6 Synergistically Maintain Survival of T Cells during Activation (2020)
  • 著者名/発表者名: Sumiyoshi Mami、Kotani Yui、Ikuta Yuki、Suzue Kazutomo、Ozawa Madoka、Katakai Tomoya、Yamada Taketo、Abe Takaya、Bando Kana、Koyasu Shigeo、Kanaho Yasunori、Watanabe Toshio、Matsuda Satoshi
  • 雑誌名: The Journal of Immunology 巻: 206 号: 2 ページ: 366-375
  • DOI: 10.4049/jimmunol.2000971
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Picalm reduction exacerbates tau pathology in a murine tauopathy model. (2020)
  • 著者名/発表者名: Kunie Ando, Robert De Decker, Cristina Vergara, Zehra Yilmaz, Salwa Mansor, Valerie Suain, Kristel Sleegers, Marie-Claude Potier, Charles Duyckaerts, Toshio Watanabe, Luc Buee, Karelle Leroy, Jean-Pierre Brion and the Brainbank Neuro-CEB Neuropathology Network.
  • 雑誌名: Acta Neuropathologica 巻: 139 号: 4 ページ: 773-789
  • DOI: 10.1007/s00401-020-02125-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Chlorpromazine eliminates acute myeloid leukemia cells by perturbing subcellular localization of FLT3-ITD and KIT-D816V. (2020)
  • 著者名/発表者名: Shinya Rai, Hirokazu Tanaka*, Mai Suzuki, J. Luis Espinoza, Takahiro Kumode, Akira Tanimura, Yasuyoshi Morita, Yoichi Tatsumi, Takafumi Yokota, Kenji Oritani, Toshio Watanabe, Yuzuru Kanakura, and Itaru Matsumura.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 11 号: 1 ページ: 4147-4147
  • DOI: 10.1038/s41467-020-17666-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Autophagy regulates levels of tumor suppressor enzyme protein phosphatase 6. (2020)
  • 著者名/発表者名: Nobuyuki Fujiwara, Shusaku Shibutani, Yusuke Sakai, Toshio Watanabe, Issei Kitabayashi, Hiroko Oshima, Masanobu Oshima, Hisashi Hoshida, Rinji Akada, Tatsuya Usui, Takashi Ohama*, Koichi Sato.
  • 雑誌名: Cancer Science 巻: 111 号: 12 ページ: 4371-4380
  • DOI: 10.1111/cas.14662
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Arfによるミトコンドリアの機能制御とT細胞の生存維持 (2022)
  • 著者名/発表者名: 住吉麻実、松尾 禎之、小谷唯、笹田萌未、渡邊利雄、松田達志
  • 学会等名: KTCC
• [学会発表] Arf1-BKOマウスではGerminal center B細胞が消失する (2022)
  • 著者名/発表者名: 小谷唯、住吉麻実、笹田萌未、小澤まどか、片貝智哉、渡邊 利雄、松田達志
  • 学会等名: 第45回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 恒常活性化型Rasを導入したMEF細胞における脱リン酸化酵素PP6の欠損効果の解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 舞 , 島 礼 , 田沼 延公 , 渡邊 利雄
  • 学会等名: 第45回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 恒常活性化型Rasを導入したMEF細胞における脱リン酸化酵素PP6の欠損効果の解析発がん性K-Rasが自然免疫応答に及ぼす影響 (2022)
  • 著者名/発表者名: 柴田 万絢 , 村井 与心 , 田沼 延公 , 島 礼 , 渡邊 利雄
  • 学会等名: 第45回日本分子生物学会年会
• [学会発表] RNAウイルス感染応答における脱リン酸化酵素PP6の機能解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 村井 与心 , 田沼 延公 , 島 礼 , 渡邊 利雄
  • 学会等名: 第45回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Mul1欠損メスマウスが示す不妊の解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 中井 杏 , 小柴 琢己 , 渡邉 利雄
  • 学会等名: 第45回日本分子生物学会年会
• [学会発表] ミトコンドリア局在ユビキチンリガーゼが初期胚発生に与える影響 (2022)
  • 著者名/発表者名: 福嶋 優希, 中井 杏, 小柴 琢己, 渡邊 利雄
  • 学会等名: 第45回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Functional analysis of protein phosphatase PP6 in the nervous system. (2022)
  • 著者名/発表者名: Miki Matsuoka，Daisuke Sakai，Hiroshi Shima，Toshio Watanabe.
  • 学会等名: The Protein Phosphatases Conference
  • 国際学会
• [学会発表] 神経系における脱リン酸化酵素PP6の機能解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 松岡 未樹, 酒井大輔, 島礼, 渡邊利雄
  • 学会等名: 【2021年度先端モデル動物支援P】成果発表会
• [学会発表] Mul1欠損メスマウスが示す不妊の原因解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 中井 杏, 吉岡 ゆきの, 安田 恵子, 小柴 琢己, 渡邊 利雄
  • 学会等名: 【2021年度先端モデル動物支援P】成果発表会
• [学会発表] 神経系における脱リン酸化酵素PP6の機能解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 松岡未樹 、渡邊利雄
  • 学会等名: 第67 回日本生化学会近畿支部例会
• [学会発表] 低分子量Gタンパク質Arf1による膜ブレブの制御 (2021)
  • 著者名/発表者名: 堤 弘次, 長谷川 稜, 戸田 あかり, 堀 羽衣音, 渡邊 利雄, 太田 安隆
  • 学会等名: 第７３回日本細胞生物学会年会
• [学会発表] p53標的遺伝子p53PAD5は腸管上皮細胞にストレス抵抗性を付与する。 (2021)
  • 著者名/発表者名: 山本 樹、青木 清乃、山本 采佳、山野 荘太郎、大島 正伸、八尾 良司、 渡邊 利雄、田中 知明、大木 理恵子
  • 学会等名: 第44回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 肥満細胞における低分子量Gタンパク質Arf1の機能解明 (2021)
  • 著者名/発表者名: 小谷 唯 、住吉 麻実 、 笹田 萌未 、 渡邊 利雄 、 松田 達志
  • 学会等名: 第44回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 神経系における脱リン酸化酵素PP6の機能解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 松岡 未樹 、酒井 大輔、 島 礼、渡邊 利雄
  • 学会等名: 第44回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Mul1欠損メスマウスが示す不妊の解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 中井 杏 、 吉岡 ゆきの 、 小柴 琢己、渡邊 利雄
  • 学会等名: 第44回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Mul1遺伝子欠損メスマウスにおける不妊の原因解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 吉岡 ゆきの 、中井 杏、小柴 琢己、渡邊 利雄
  • 学会等名: 第44回日本分子生物学会年会
• [学会発表] ウイルス感染に対するMul1欠損細胞の応答解析 Analysis of how Mul1-KO MEFs response to virus infection. (2020)
  • 著者名/発表者名: 天津 友貴、松尾 尚輝、山本 采佳、中嵜 詩乃、小河 穂波、一戸 猛志、小柴 琢己、渡邊 利雄
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Mul1遺伝子欠損マウスは不妊性を示す Mul1-deficient mice show infertility. (2020)
  • 著者名/発表者名: 吉岡ゆきの、天津 友貴、山本 采佳、安田恵子、小柴 琢己、渡邊 利雄
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会