ミトコンドリアを介したストレス応答におけるタンパク質切断とリン酸化の役割

• 研究領域: 翻訳後修飾によるシグナル伝達制御の分子基盤と疾患発症におけるその破綻
• 研究課題/領域番号: 23117510
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 長崎大学 (2012); 東京大学 (2011)
• 研究代表者: 武田 弘資 長崎大学, 医歯(薬)学総合研究科, 教授 (10313230)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2013-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円); 2012年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2011年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
• キーワード: ミトコンドリア / ストレス応答 / ホスファターゼ / プロテアーゼ

研究実績の概要

PGAM5のミトコンドリア内での局在について免疫電顕を用いて解析したところ、前年度に行った生化学的な解析結果と一致して、おもに内膜に局在することが確認された。また、脱共役剤CCCP処理によって膜電位を失ったミトコンドリアにおいて、切断されたPGAM5がミトコンドリア内に保持されていることも分かった。今後、細胞死誘導刺激時などに、切断されたPGAM5の局在が変化するかを検討する予定である。
一方、PGAM5 KOマウスより単離した骨髄由来マクロファージの応答を野生型マウス由来のマクロファージと比較・検討する過程で、Nigericinと呼ばれる細菌性毒素による炎症性サイトカインIL-1#223;の産生が、KOマウス由来のマクロファージで低下していることを見出した。IL-1#223;の産生・分泌は、インフラマソームと呼ばれる細胞内タンパク質複合体によって担われており、NigericinはそのうちNLRP3分子を構成因子とするインフラマソーム（NLRP3インフラマソーム）の活性化因子として知られている。Nigericin以外のいくつかのNLRP3インフラマソーム活性化刺激に対しては、PGAM5 KOマウス由来のマクロファージでのIL-1#223;の産生低下は認められなかったことから、PGAM5はNigericinによるNLRP3インフラマソームの活性化に特異的に働いていることが示唆される。現在、NLRP3インフラマソームの活性化におけるPGAM5の役割について、ホスファターゼ活性や膜内切断との関連を中心に検討を進めている。

現在までの達成度 (段落)

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Atypical protein phosphatases: emerging players in cellular signaling. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sadatomi, D. et al.
  • 雑誌名: Int. J. Mol. Sci. 巻: 14 号: 3 ページ: 4596-4612
  • DOI: 10.3390/ijms14034596
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel monoclonal antibody reveals a conformational alteration shared by amyotrophic lateral sclerosis-linked SOD1 mutants. (2012)
  • 著者名/発表者名: Fujisawa, T., Homma, K., et al.
  • 雑誌名: Ann Neurol 巻: 72 号: 5 ページ: 739-749
  • DOI: 10.1002/ana.23668
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rhomboid protease PARL mediates the mitochondrial membrane potential loss-induced cleavage of PGAM5 (2012)
  • 著者名/発表者名: Sekine, S., et al.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 287 号: 41 ページ: 34635-34645
  • DOI: 10.1074/jbc.m112.357509
  • 査読あり
• [雑誌論文] Apoptosis signal-regulating kinase-1 inhibitor as a potent therapeutic drug for the treatment of gastric cancer. (2012)
  • 著者名/発表者名: Hayakawa, Y., Hirata, Y., Sakitani, K., Nakagawa, H., Nakata, W., Kinoshita, H., Takahashi, R., Takeda, K., Ichijo, H., Maeda1, S. and Koike, K.
  • 雑誌名: Cancer Sci. 巻: 103 号: 12 ページ: 2181-2185
  • DOI: 10.1111/cas.12024
  • 査読あり
• [雑誌論文] The kelch repeat protein KLHDC10 regulates oxidative stress-induced ASK1 activation by suppressing PP5 (2012)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Sekine, Ryo Hatanaka, Takeshi Watanabe. Naoki Sono, Shun-ichiro Iemura, Tohru Natsume, Erina Kuranaga, Masayuki Miura, Kohsuke Takeda, and Hidenori Ichijo
  • 雑誌名: Molecular Cell 巻: 48 号: 5 ページ: 1-13
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2012.09.018
  • NAID: 120007150217
  • 査読あり
• [雑誌論文] ASK3 responds to osmotic stress and regulates blood pressure by suppressing WNK1-SPAK/OSR1 signaling in the kidney. (2012)
  • 著者名/発表者名: Naguro I., et al.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 3 号: 1 ページ: 1285-1285
  • DOI: 10.1038/ncomms2283
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Phosphorylation-Dependent Regulation of Mitochondrial Proteins in Stress Responses (2012)
  • 著者名/発表者名: Kanamaru, Y., Sekine S., Ichijo, H. and Takeda, K.
  • 雑誌名: J. Signal Transduc. 巻: 2012 ページ: 12-12
  • DOI: 10.1155/2012/931215
  • 査読あり
• [雑誌論文] Therapeutic targets in the ASK1-dependent stress signaling pathways (2012)
  • 著者名/発表者名: Hayakawa, R., Hayakawa, T., Takeda, K. and Ichijo, H.
  • 雑誌名: Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｊａｐａｎ Ａｃａｄｅｍｙ． Ｓｅｒ． Ｂ： Ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ 巻: 88 号: 8 ページ: 434-453
  • DOI: 10.2183/pjab.88.434
  • NAID: 130001924759
  • ISSN: 0386-2208, 1349-2896
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prevention of apoptosis by mitochondrial phosphatase PGAM5 in the mushroom body is crucial for heat shock resistance in Drosophila melanogaster (2012)
  • 著者名/発表者名: Ishida, Y., et al.
  • 雑誌名: PloS ONE 巻: 7 号: 2 ページ: 3006-3016
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0030265
  • 査読あり
• [雑誌論文] p38 MAP kinase regulates the expression of genes in the dopamine synthesis pathway through phosphorylation of NR4A nuclear receptors (2011)
  • 著者名/発表者名: Sekine,Y., Takagahara,S., Hatanaka, R., Watanabe, T., Oguchi, H., Noguchi, T., Naguro, I., Kobayashi, K., Tsunoda, M., Funatsu, T., Nomura, H., Toyoda, T., Matsuki, N., Kuranaga, E., Miura, M., Takeda, K., and Ichijo, H.
  • 雑誌名: J. Cell Sci. 巻: 124 号: 17 ページ: 3006-3016
  • DOI: 10.1242/jcs.085902
  • 査読あり
• [雑誌論文] Apoptosis signal-regulating kinase 1 inhibits hepatocarcinogenesis by controlling the tumor-suppressing function of stress-activated MAPK (2011)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa, H.
  • 雑誌名: Hepatology 巻: 54 号: 1 ページ: 185-195
  • DOI: 10.1002/hep.24357
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of novel ASK1 inhibitors using virtual screening (2011)
  • 著者名/発表者名: Okamoto, M., et al
  • 雑誌名: Bioorg.Med.Chem. 巻: 19 号: 1 ページ: 486-489
  • DOI: 10.1016/j.bmc.2010.11.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regulation of anoxic death in Caenorhabditis elegans by mammalian apoptosis signal-regulating kinase (ASK) family proteins (2011)
  • 著者名/発表者名: Hayakawa, T., Kato, K., Hayakawa, R., Hisamoto, N., Matsumoto, K., Takeda, K. and Ichijo, H.
  • 雑誌名: Genetics 巻: 187 号: 3 ページ: 785-792
  • DOI: 10.1534/genetics.110.124883
  • 査読あり
• [雑誌論文] Apoptosis signal-regulating kinase 1 and cyclin D1 compose a positive feedback loop contributing to tumor growth in gastric cancer (2011)
  • 著者名/発表者名: Hayakawa, Y., et al
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 巻: 108 号: 2 ページ: 780-785
  • DOI: 10.1073/pnas.1011418108
  • 査読あり
• [雑誌論文] Apoptosis signaling kinases: from stress response to health outcomes (2011)
  • 著者名/発表者名: Takeda, K., Naguro, I., Nishitoh, H., Matsuzawa, A. and Ichijo, H.
  • 雑誌名: Antioxid. Redox Signal. 巻: 15 号: 3 ページ: 719-761
  • DOI: 10.1089/ars.2010.3392
  • 査読あり
• [学会発表] Role of mitochondrial phosphatase PGAM5 in inflammation (2013)
  • 著者名/発表者名: Takeda, K.
  • 学会等名: JST-CREST International Symposium, Frontiers in Immunology and Inflammation: From Molecules to Disease
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-02-12
• [学会発表] Regulation of cellular stress response by mitochondrial protein phosphatase PGAM5 (2013)
  • 著者名/発表者名: Takeda, K.
  • 学会等名: 1st International Symposium on Protein Modifications in Pathogenic Dysregulation of Signaling
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] Role of mitochondrial protein phosphatase PGAM5 in inflammation (2013)
  • 著者名/発表者名: Sadatomi, D., Takeda, K.
  • 学会等名: 10th International Conference on Protein Phosphatase
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] ミトコンドリアのストレス受容・応答機構と炎症制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 武田 弘資
  • 学会等名: 創薬シンポジウム：アカデミア創薬と探索医療
  • 発表場所: 長崎
• [学会発表] ミトコンドリア機能低下の感知システムとしてのプロテインホスファターゼ PGAM5の膜内切断 (2013)
  • 著者名/発表者名: 武田 弘資
  • 学会等名: 日本薬学会第133年会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] Role of mitochondrial phosphatase PGAM5 in inflammation (2012)
  • 著者名/発表者名: Takeda, K.
  • 学会等名: The 12th Biennial International Endotoxin Innate Immunity Society Meeting (IEIIS2012)
  • 発表場所: 東京
  • 招待講演
• [学会発表] KLHDC10によるPP5の活性制御と酸化ストレス応答 (2012)
  • 著者名/発表者名: 武田弘資, 他
  • 学会等名: 第5回日本プロテインホスファターゼ研究会学術集会
  • 発表場所: 大阪
• [学会発表] Analysis of ASK1 in contact hypersensitivity using a chemical genetic approach (2012)
  • 著者名/発表者名: Takeda, K., et al
  • 学会等名: The 4th Global COE Retreat in Oiso
  • 発表場所: 大磯
• [学会発表] Regulation of cellular stress response by an atypical protein ghosphatase PGAM5 (2011)
  • 著者名/発表者名: Takeda, K
  • 学会等名: The First Japan-Taiwan Bilateral Conference on Protein Phosphatases
  • 発表場所: 岡崎
  • 年月日: 2011-12-02
• [学会発表] アティピカル・プロテインホスファターゼPGAM5によるストレス応答制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 武田弘資
  • 学会等名: 第84回日本生化学会大会
  • 発表場所: 京都
• [図書] Roles for the stress-responsive kinases ASK1 and ASK2 in tumorigenesis. Chembiomolecular Science: At the Frontier of Chemistry and Biology, eds Shibasaki, M., Iino, M. and Osada, H. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kamiyama, M. et al.
  • 総ページ数: 325
  • 出版者: Springer Japan
• [図書] がんと炎症．「がん増殖と悪性化の分子機構」 (2012)
  • 著者名/発表者名: 武田 弘資
  • 総ページ数: 280
  • 出版者: 化学同人
• [備考]
  • URL: http://www.ph.nagasaki-u.ac.jp/lab/cell/index-j.html