• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

繊毛内タンパク質輸送装置とトランジションゾーンのメゾスケール構造-機能相関の解明

公募研究

研究領域クロススケール新生物学
研究課題/領域番号 22H05539
研究種目

学術変革領域研究(A)

配分区分補助金
審査区分 学術変革領域研究区分(Ⅲ)
研究機関京都大学

研究代表者

加藤 洋平  京都大学, 薬学研究科, 連携教授 (90568172)

研究期間 (年度) 2022-06-16 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
2023年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2022年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
キーワード一次繊毛 / 繊毛病 / IFT装置 / トランジションゾーン / ゲノム編集 / 膨張顕微鏡法 / 超解像顕微鏡
研究開始時の研究の概要

一次繊毛は細胞のアンテナとして機能するオルガネラであり、その異常は多様な重篤症状を呈する繊毛病を引き起こすことから医学的に極めて重要である。本研究では一次繊毛の形成や機能維持において基盤となる繊毛内タンパク質輸送(Intraflagellar transport: IFT)装置および繊毛のタンパク質の出入りを制御しているトランジションゾーン(Transition zone: TZ)のメゾスケール(20-500 nm)での構造-機能相関の解明を目指す。

研究実績の概要

一次繊毛は細胞のアンテナとして機能するオルガネラであり、その異常は繊毛病と呼ばれ、多様な重篤症状を引き起こす。これらの症状は、一次繊毛の形成や機能維持に重要な役割を果たす繊毛内タンパク質輸送(Intraflagellar transport: IFT)装置およびトランジションゾーン(Transition zone: TZ)の異常により引き起こされる。本研究では、IFT装置とTZのメゾスケール(20-500 nm)での構造-機能相関を解明することを目指した。
本年度は、繊毛病の原因でありトランジションゾーンに関与すると予想されるTMEM218を対象に研究を進めた。まず、CRISPR/Cas9技術を活用して不死化ヒト網膜色素上皮細胞(hTERT-RPE1)からTMEM218を欠損させたノックアウト(KO)細胞株を樹立した。繊毛の形成には大きな影響がなかったものの、繊毛に局在する膜タンパク質に異常が観察された。次にレンチウイルスベクターを使用し、野生型および繊毛病型遺伝子をKO細胞に導入し、表現型の違いを評価した。ジュベール症候群(JBTS)関連のTMEM218変異体を導入した場合、TZのバリア機能が回復したことが確認された。一方で、メッケル症候群(MKS)関連の変異体では回復が見られなかった。これにより、繊毛異常が疾患の重症度と相関していることが示唆された。
さらに、Ultrastructure expansion microscopy(U-ExM)を用いた条件検討を行い、IFTタンパク質が繊毛の基底小体で取る9回対称構造を明瞭に観察する方法を開発した。現在はこの手法を用いてIFT装置やTZの構造を超解像で観察し、それらの構造と機能の詳細な解析を進めている。

現在までの達成度 (段落)

令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 2件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 2件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Mirror-Image Single-Domain Antibody for a Novel Nonimmunogenic Drug Scaffold2023

    • 著者名/発表者名
      Aoki Keisuke、Manabe Asako、Kimura Hiroyuki、Katoh Yohei、Inuki Shinsuke、Ohno Hiroaki、Nonaka Motohiro、Oishi Shinya
    • 雑誌名

      Bioconjugate Chemistry

      巻: 34 号: 11 ページ: 2055-2065

    • DOI

      10.1021/acs.bioconjchem.3c00372

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Compound heterozygous IFT81 variations in a skeletal ciliopathy patient cause Bardet-Biedl syndrome-like ciliary defects2023

    • 著者名/発表者名
      Tasaki Koshi、Zhou Zhuang、Ishida Yamato、Katoh Yohei、Nakayama Kazuhisa
    • 雑誌名

      Human Molecular Genetics

      巻: 32 号: 19 ページ: 2887-2900

    • DOI

      10.1093/hmg/ddad112

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynein-2-driven intraciliary retrograde trafficking indirectly requires multiple interactions of IFT54 in the IFT-B complex with the dynein-2 complex2023

    • 著者名/発表者名
      Hiyamizu Shunya、Qiu Hantian、Tsurumi Yuta、Hamada Yuki、Katoh Yohei、Nakayama Kazuhisa
    • 雑誌名

      Biology Open

      巻: 12 号: 7

    • DOI

      10.1242/bio.059976

    • 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] Multiple interactions of the dynein-2 complex with the IFT-B complex are required for effective intraflagellar transport2023

    • 著者名/発表者名
      Hiyamizu Shunya、Qiu Hantian、Vuolo Laura、Stevenson Nicola L.、Shak Caroline、Heesom Kate J.、Hamada Yuki、Tsurumi Yuta、Chiba Shuhei、Katoh Yohei、Stephens David J.、Nakayama Kazuhisa
    • 雑誌名

      Journal of Cell Science

      巻: 136 号: 5

    • DOI

      10.1242/jcs.260462

    • 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] 膨張顕微鏡法と蛍光増幅抗体(Amplibody)を用いた一次繊毛の超解像イメージング2022

    • 著者名/発表者名
      加藤 洋平、千葉 秀平、中山 和久
    • 雑誌名

      生化学

      巻: 94 号: 4 ページ: 616-622

    • DOI

      10.14952/SEIKAGAKU.2022.940616

    • ISSN
      0037-1017
    • 年月日
      2022-08-25
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Disease-associated mutations in WDR34 lead to diverse impacts on the assembly and function of dynein-22022

    • 著者名/発表者名
      Shak Caroline、Vuolo Laura、Uddin Borhan、Katoh Yohei、Brown Tom、Mukhopadhyay Aakash G.、Heesom Kate、Roberts Anthony J.、Stevenson Nicola、Nakayama Kazuhisa、Stephens David J.
    • 雑誌名

      Journal of Cell Science

      巻: 136 号: 5

    • DOI

      10.1242/jcs.260073

    • 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] CEP19?RABL2?IFT-B axis controls BBSome-mediated ciliary GPCR export2022

    • 著者名/発表者名
      Zhou Zhuang、Katoh Yohei、Nakayama Kazuhisa
    • 雑誌名

      Molecular Biology of the Cell

      巻: 33 号: 13

    • DOI

      10.1091/mbc.e22-05-0161

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular basis underlying the ciliary defects caused by IFT52 variations found in skeletal ciliopathies2022

    • 著者名/発表者名
      Ishida Yamato、Tasaki Koshi、Katoh Yohei、Nakayama Kazuhisa
    • 雑誌名

      Molecular Biology of the Cell

      巻: 33 号: 9

    • DOI

      10.1091/mbc.e22-05-0188

    • 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] BROMI/TBC1D32 together with CCRK/CDK20 and FAM149B1/JBTS36 contributes to intraflagellar transport turnaround involving ICK/CILK12022

    • 著者名/発表者名
      Satoda Yuuki、Noguchi Tatsuro、Fujii Taiju、Taniguchi Aoi、Katoh Yohei、Nakayama Kazuhisa
    • 雑誌名

      Molecular Biology of the Cell

      巻: 33 号: 9

    • DOI

      10.1091/mbc.e22-03-0089

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 膨張顕微鏡法による一次繊毛と中心小体の観察2022

    • 著者名/発表者名
      加藤洋平, 千葉秀平, 中山和久
    • 雑誌名

      実験医学

      巻: 40 ページ: 2643-2649

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] 膨張顕微鏡法を基盤とする一次繊毛の超解像イメージング2022

    • 著者名/発表者名
      千葉秀平, 加藤洋平, 中山和久
    • 雑誌名

      BIO Clinica

      巻: 37 ページ: 999-1003

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 繊毛トランジション・ゾーンの構成膜貫通タンパク質TMEM218の変異に起因する繊毛病発症の分子基盤2023

    • 著者名/発表者名
      藤居大樹, 加藤洋平, 中山和久
    • 学会等名
      第96回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ヘッジホッグシグナル転写因子GLIが繊毛先端に輸送される分子機構2023

    • 著者名/発表者名
      高橋優利, 石田大和, 加藤洋平, 中山和久
    • 学会等名
      第96回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 繊毛GPCRの繊毛外への排出におけるβ-アレスチンの役割2023

    • 著者名/発表者名
      村井理人, 阿曽伸哉, 加藤洋平, 中山和久
    • 学会等名
      第96回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ヒト一次繊毛の基部におけるIFT装置組立ての分子機構2023

    • 著者名/発表者名
      田崎晃司, 加藤洋平, 中山和久
    • 学会等名
      第96回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 繊毛病(メッケル症候群)で見られるTXNDC15の変異に起因する一次繊毛の機能異常2023

    • 著者名/発表者名
      山崎慎悟, 加藤洋平, 中山和久
    • 学会等名
      第96回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 繊毛GPCRの繊毛外排出におけるβ-アレスチンの役割の解明2023

    • 著者名/発表者名
      村井理人, 加藤洋平, 中山和久
    • 学会等名
      第22回次世代を担う若手ファーマ・バイオフォーラム2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 転写因子Gli1/Gli2/Gli3の繊毛先端への輸送の分子機構と役割2023

    • 著者名/発表者名
      石田 大和, 高橋 優利, 加藤 洋平, 中山 和久
    • 学会等名
      第75回日本細胞生物学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 膨張顕微鏡法による一次繊毛の超解像イメージング: ProExMとU-ExMの比較および抗体適用性の評価2023

    • 著者名/発表者名
      加藤 洋平, 里田 裕紀, 田崎 晃司, 千葉 秀平, 中山 和久
    • 学会等名
      第75回日本細胞生物学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 骨格繊毛病の原因となるIFT81の変異はBardet -Biedl 症候群(BBS)様の繊毛の異常を引き起こす2023

    • 著者名/発表者名
      田崎 晃司, 石田 大和, 加藤洋平, 中山 和久
    • 学会等名
      第75回日本細胞生物学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 一次繊毛の機能的区画化におけるトランジションゾーンの役割の解析2023

    • 著者名/発表者名
      高橋 佑太, 喜田 拓音, 大橋 一正, 水野 健作, 加藤 洋平, 中山 和久, 千葉 秀平
    • 学会等名
      日本生化学会東北支部 第89回例会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 繊毛トランジション・ゾーンの構成膜タンパク質TMEM218の変異に起因する繊毛病の分子基盤2023

    • 著者名/発表者名
      藤居大樹, 加藤洋平, 中山和久
    • 学会等名
      第69回日本生化学会近畿支部例会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Molecular basis of skeletal ciliopathies caused by mutations in components of the IFT machinery2023

    • 著者名/発表者名
      Ishida, Y, Katoh, Y, Nakayama, K
    • 学会等名
      CSH Asia, Cilia & Centrosomes
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Molecular basis of Bardet-Biedl syndrome caused by defects in the intraflagellar transport complex IFT-B2023

    • 著者名/発表者名
      Katoh, Y, Zhou, Z, Nakayama, K
    • 学会等名
      CSH Asia, Cilia & Centrosomes
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] BBS21/C8ORF37の変異に起因するバルデー・ビードル症候群(BBS)発症の分子基盤2022

    • 著者名/発表者名
      村井理人, 藤居大樹, 加藤洋平, 中山和久
    • 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] CEP19-RABL2-IFT-B による繊毛GPCRのBBSome依存的な繊毛外排出の制御機構2022

    • 著者名/発表者名
      周 壮, 加藤洋平, 中山和久
    • 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] IFT-B複合体サブユニットIFT81の変異に起因する繊毛病の分子基盤2022

    • 著者名/発表者名
      田崎晃司, 石田大和, 加藤洋平, 中山和久
    • 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] 繊毛内逆行輸送モーターのダイニン 2 複合体の IFT-B 複合体との相互作用に依存する順行輸送は繊毛機能にとって不可欠である2022

    • 著者名/発表者名
      冷水竣哉, 邱瀚田, 加藤洋平, 中山和久
    • 学会等名
      第21回次世代を担う若手ファーマ・バイオフォーラム2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 繊毛内タンパク質輸送の制御におけるCCRK/CDK20、BROMI/TBC1D32、FAM149B1/JBTS36の共役する役割2022

    • 著者名/発表者名
      里田裕紀, 野口達郎, 藤居大樹, 加藤洋平, 中山和久
    • 学会等名
      第21回次世代を担う若手ファーマ・バイオフォーラム2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] CCRK/CDK20、BROMI/TBC1D32、FAM149B1/JBTS36の共役による繊毛内タンパク質輸送の調節2022

    • 著者名/発表者名
      里田裕紀, 野口達郎, 藤居大樹, 加藤洋平, 中山和久
    • 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] バルデー・ビードル症候群の原因となるIFT74-IFT81とIFT25-IFT27の間の共役異常2022

    • 著者名/発表者名
      周 壮, 邱 瀚田, 加藤洋平, 中山和久
    • 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] IFT52の変異に起因する骨格形成不全を伴う繊毛病の分子基盤2022

    • 著者名/発表者名
      石田大和, 田崎晃司, 加藤洋平, 中山和久
    • 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] 繊毛内逆行輸送モーターのダイニン2複合体はIFT-B複合体との相互作用によって順行輸送される2022

    • 著者名/発表者名
      冷水竣哉, 邱 瀚田, 加藤洋平, 中山和久
    • 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] 京都大学薬学研究科生体情報制御学分野

    • URL

      http://www.pharm.kyoto-u.ac.jp/physchem/

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
  • [備考] リサーチマップ

    • URL

      https://researchmap.jp/ykatoh/

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書

URL: 

公開日: 2022-06-20   更新日: 2024-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi