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細胞間結合タイトジャンクションの形態形成メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 21H02523
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44040:形態および構造関連
研究機関生理学研究所

研究代表者

古瀬 幹夫  生理学研究所, 生体機能調節研究領域, 教授 (90281089)

研究分担者 菅原 太一  熊本大学, 大学院先導機構, 助教 (30758412)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2023年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2022年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2021年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
キーワード上皮細胞 / タイトジャンクション / クローディン / 上皮バリア機能 / 細胞間接着 / JAM / CAR / ZO-1 / 電子顕微鏡 / 微細形態
研究開始時の研究の概要

タイトジャンクション(TJ)は、細胞同士の隙間を塞ぐことにより上皮バリア機能に寄与する細胞間結合である。本研究では、TJの機能制御に直結する特徴的な形態である1)局所的に形成されるTJのベルト構造、2)細胞あたりのTJの量の多様性、3)細胞あたりのTJの総延長の多様性を生み出すメカニズムを分子レベルで明らかにする。

研究成果の概要

タイトジャンクション(TJ)の形成機構について、上皮細胞株MDCK細胞から5つのクローディン遺伝子を欠損させて樹立したTJ欠失上皮細胞にクローディンを再発現させて解析した。その結果、クローディンのサブタイプには単独でTJを形成できるものと形成できないものがあること、ポア形成型が形成する荷電選択的チャネルはそのサブタイプ単独で形成され、他のサブタイプの関与を必要としないこと、TJ形成の位置決めには裏打ちタンパク質であるZO-1を必要としないことを明らかにした。さらに、TJの膜タンパク質クローディンとJAM-Aが、上皮細胞間接着複合体の恒常性に協奏的に寄与することを見出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

タイトジャンクションが形成する細胞間隙の水溶性分子に対する透過バリアは、腸管バリア、皮膚バリア、血液脳関門といった私達の生存に必須な生体内バリアを形作っている。したがって、タイトジャンクションの形成機構について新しい知見を得た本研究は、きわめて基礎的であるが、基礎医学的に重要であるばかりでなく、タイトジャンクション形成の人為的コントロールにより医学応用を目指す研究にも重要な示唆を与える。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 4件、 査読あり 14件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件、 招待講演 4件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] シャリテー ベルリン医科大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] Leibniz-Forschungsinstitut/Kiel University/Charite(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] University College London(英国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Bern(スイス)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Tight junction membrane proteins regulate the mechanical resistance of the apical junctional complex2024

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Thanh Phuong、Otani Tetsuhisa、Tsutsumi Motosuke、Kinoshita Noriyuki、Fujiwara Sachiko、Nemoto Tomomi、Fujimori Toshihiko、Furuse Mikio
    • 雑誌名

      Journal of Cell Biology

      巻: 223 号: 5 ページ: 1-23

    • DOI

      10.1083/jcb.202307104

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reconstitution of functional tight junctions with individual claudin subtypes in epithelial cells2023

    • 著者名/発表者名
      Ryutaro Kasikuma, Makoto Nagano, Hiroyuki Shimamura, Kouya Nukaga, Ikumi Katsumata, Junko Y. Toshima, Jiro Toshima
    • 雑誌名

      Cell Structure and Function

      巻: 48 号: 1 ページ: 1-17

    • DOI

      10.1247/csf.22068

    • ISSN
      0386-7196, 1347-3700
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mechanism of interdigitation formation at apical boundary of MDCK cell2023

    • 著者名/発表者名
      S Miyazaki, T Otani, K Sugihara, T Fujimori, M Furuse, T Miura
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 26 号: 5 ページ: 1-21

    • DOI

      10.1016/j.isci.2023.106594

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Identification of the genes encoding candidate septate junction components expressed during early development of the sea urchin, Strongylocentrotus purpuratus, and evidence of a role for Mesh in the formation of the gut barrier2023

    • 著者名/発表者名
      Jonusaite Sima、Oulhen Nathalie、Izumi Yasushi、Furuse Mikio、Yamamoto Takashi、Sakamoto Naoaki、Wessel Gary、Heyland Andreas
    • 雑誌名

      Developmental Biology

      巻: 495 ページ: 21-34

    • DOI

      10.1016/j.ydbio.2022.12.007

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] JAM-A interacts with α3β1 integrin and tetraspanins CD151 and CD9 to regulate collective cell migration of polarized epithelial cells2022

    • 著者名/発表者名
      Sonja Thölmann, Jochen Seebach, Tetsuhisa Otani, Luise Florin, Hans Schnittler, Volker Gerke, Mikio Furuse, Klaus Ebnet
    • 雑誌名

      Cellular and Molecular Life Sciences

      巻: 79 号: 2 ページ: 1-19

    • DOI

      10.1007/s00018-022-04140-5

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Erebosis, a new cell death mechanism during homeostatic turnover of gut enterocytes2022

    • 著者名/発表者名
      Hanna M Ciesielski, Hiroshi Nishida, Tomomi Takano, Aya Fukuhara, Tetsuhisa Otani, Yuko Ikegawa, Morihiro Okada, Takashi Nishimura, Mikio Furuse, Sa Kan Yoo
    • 雑誌名

      PLoS Biol.

      巻: 20 号: 4 ページ: e3001586-e3001586

    • DOI

      10.1371/journal.pbio.3001586

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Tight junction formation by a claudin mutant lacking the COOH-terminal PDZ domain-binding motif2022

    • 著者名/発表者名
      Sachiko Fujiwara, Thanh Phuong Nguyen, Kyoko Furuse, Yugo Fukazawa, Tetsuhisa Otani, Mikio Furuse
    • 雑誌名

      Ann N Y Acad Sci.

      巻: 1516 号: 1 ページ: 85-94

    • DOI

      10.1111/nyas.14881

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Nanoscale segregation of channel and barrier claudins enables paracellular ion flux.2022

    • 著者名/発表者名
      Gonschior H, Schmied C, Eva Van der Veen R, Eichhorst J, Himmerkus N, Piontek J, Gunzel D, Bleich M, Furuse M, Haucke V, Lehmann M.
    • 雑誌名

      Nat Commun.

      巻: 13 号: 1 ページ: 4985-4985

    • DOI

      10.1038/s41467-022-32533-4

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] ZO-1 Guides Tight Junction Assembly and Epithelial Morphogenesis via Cytoskeletal Tension-Dependent and -Independent Functions2022

    • 著者名/発表者名
      Alexis J Haas, Ceniz Zihni, Susanne M Krug, Riccardo Maraspini, Tetsuhisa Otani, Mikio Furuse, Alf Honigmann, Maria S Balda, Karl Matter
    • 雑誌名

      Cells

      巻: 11 号: 23 ページ: 3775-3775

    • DOI

      10.3390/cells11233775

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] EpCAM proteolysis and release of complexed claudin-7 repair and maintain the tight junction barrier2022

    • 著者名/発表者名
      Higashi Tomohito、Saito Akira C.、Fukazawa Yugo、Furuse Mikio、Higashi Atsuko Y.、Ono Masahiro、Chiba Hideki
    • 雑誌名

      Journal of Cell Biology

      巻: 222 号: 1

    • DOI

      10.1083/jcb.202204079

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Angulin-1 seals tricellular contacts independently of tricellulin and claudins2021

    • 著者名/発表者名
      Sugawara Taichi、Furuse Kyoko、Otani Tetsuhisa、Wakayama Tomohiko、Furuse Mikio
    • 雑誌名

      Journal of Cell Biology

      巻: 220 号: 9

    • DOI

      10.1083/jcb.202005062

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Claudin-9 constitutes tight junctions of folliculo-stellate cells in the anterior pituitary gland2021

    • 著者名/発表者名
      Higashi Atsuko Y.、Higashi Tomohito、Furuse Kyoko、Ozeki Kana、Furuse Mikio、Chiba Hideki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1 ページ: 21642-21642

    • DOI

      10.1038/s41598-021-01004-z

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Occludin and tricellulin facilitate formation of anastomosing tight-junction strand network to improve barrier function2021

    • 著者名/発表者名
      Saito Akira C.、Higashi Tomohito、Fukazawa Yugo、Otani Tetsuhisa、Tauchi Masashi、Higashi Atsuko Y.、Furuse Mikio、Chiba Hideki
    • 雑誌名

      Molecular Biology of the Cell

      巻: 32 号: 8 ページ: 722-738

    • DOI

      10.1091/mbc.e20-07-0464

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Loss of Claudin-3 Impairs Hepatic Metabolism, Biliary Barrier Function, and Cell Proliferation in the Murine Liver2021

    • 著者名/発表者名
      Baier Felix Alexander、Sanchez-Taltavull Daniel、Yarahmadov Tural、Castella Cristina Gomez、Jebbawi Fadi、Keogh Adrian、Tombolini Riccardo、Odriozola Adolfo、Dias Mariana Castro、Deutsch Urban、Furuse Mikio、Engelhardt Britta、Zuber Benoit、Odermatt Alex、Candinas Daniel、Stroka Deborah
    • 雑誌名

      Cellular and Molecular Gastroenterology and Hepatology

      巻: 12 号: 2 ページ: 745-767

    • DOI

      10.1016/j.jcmgh.2021.04.003

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 3細胞結合部位をシールする分子機構2024

    • 著者名/発表者名
      古瀬幹夫
    • 学会等名
      日本薬学会第144年会シンポジウム[上皮バリアの分子基盤を標的とした創薬研究の最前線]
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Tricellular junctions2023

    • 著者名/発表者名
      Mikio Furuse
    • 学会等名
      Gordon Research Conference Cell contact and adhesion
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Regulation of bicellular tight junctions by angulin-12023

    • 著者名/発表者名
      Mikio Furuse
    • 学会等名
      Tight Junctions: from Structure and Development to Therapeutics
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] How to seal tricellular corners2023

    • 著者名/発表者名
      Mikio Furuse
    • 学会等名
      DPG 2023 Symposium “Tight junction: Barrier, Channel and More”
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] トリセルラータイトジャンクションの膜タンパク質アンギュリン-1によるタイトジャンクション形成の制御2022

    • 著者名/発表者名
      菅原太一,若山友彦, 古瀬幹夫
    • 学会等名
      第74回日本細胞生物学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 立体構造に基づく点変異導入を利用したタイトジャンクションタンパク質ZO-1の機能解析2022

    • 著者名/発表者名
      藤原佐知子、天野剛志、廣明秀一、古瀬幹夫
    • 学会等名
      第95回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] The roles of claudins and JAM-A in providing tight junction-dependent mechanical resistance.2022

    • 著者名/発表者名
      Thanh Phuong Nguyen, Tetsuhisa Otani, Mikio Furuse
    • 学会等名
      第74回日本細胞生物学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] 生理学研究所細胞構造研究部門

    • URL

      https://www.nips.ac.jp/dcs/

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] 生理学研究所細胞構造研究部門

    • URL

      http://www.nips.ac.jp/dcs/

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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