新たな血管新生バランス制御因子CUL3の多機能解析

• 研究領域: がん微小環境ネットワークの統合的研究
• 研究課題/領域番号: 25112712
• 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: 愛媛大学
• 研究代表者: 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): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円); 2014年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2013年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
• キーワード: 腫瘍血管新生 / Cullin3 / ユビキチンリガーゼ / タンパク質分解 / がん微小環境

研究実績の概要

血管新生は、固形腫瘍増殖や組織損傷時の修復過程に必須であり、その制御は血管内皮細胞の増殖促進と抑制のバランスで成立している。私どもはこれまでに、血管内皮細胞の増殖促進（VEGFシグナル）と抑制（Notchシグナル）のシグナルバランスを制御する分子複合体BAZF-CUL3を同定してきた。さらに、BAZFおよびCUL3のマウス網膜でのノックダウンによる血管新生評価から、BAZFノックダウンに比べ、CUL3ノックダウンでは極めて強い血管崩壊の表現系が現れることを観察した。このことから、CUL3はBAZF以外にも異なる複合体のパートナーが存在し、血管新生に大きく絡む因子であることが強く示唆された。そこで本研究では、CUL3の機能解析をさらに押し進め、血管新生制御の新たな分子機構の解明を目指した。
まず、CUL3の基質選択性はアダプター蛋白質（BTBドメイン・タンパク質:BTBP）によって担われる。ヒトゲノム情報から、BTBPは183種存在することが予測されているが、CUL3のアダプター活性が確認されているのは１０種程度にすぎない。そこで、CUL3の基質探索を目的として、ビオチン化CUL3とFlagタグBTBP183種のリコンビナント蛋白質を合成し、アルファスクリーン法によりインビトロ蛋白質相互作用解析を試みた。これまでに、ビオチン化CUL3とFlagタグBTBP174種のリコンビナント蛋白質合成を終了し、アルファスクリーンを施行した。その結果、CUL3との結合活性が確認できたBTBPは100種以上に及ぶことが明らかとなった。また、BTBPの中でもKLHLファミリーに属する51種のBTBPは、全てがCUL3と結合することを確認した。このうち、血管内皮細胞において発現が確認できたCUL3結合活性を有するBTBPは約60種存在することが明らかとなった。今後、これらCUL3-BTBP約60種の基質を探索する。

現在までの達成度 (段落)

26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

26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] Cell motion predicts human epidermal stemness. (2015)
  • 著者名/発表者名: Nanba D, Toki F, Tate S, Imai M, Matsushita N, Shiraishi K, Sayama K, Toki H, Higashiyama S, Barrandon Y.
  • 雑誌名: J Cell Biol. 巻: 209 号: 2 ページ: 305-315
  • DOI: 10.1083/jcb.201409024
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Long-term exposure to leptin enhances the growth of prostate cancer cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Noda T, Kikugawa T, Tanji N, Miura N, Asai S, Higashiyama S, Yokoyama M.
  • 雑誌名: Int J Oncol. 巻: 46 号: 4 ページ: 1535-1542
  • DOI: 10.3892/ijo.2015.2845
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High-throughput synthesis of stable isotope-labeled transmembrane proteins for targeted transmembrane proteomics using a wheat germ cell-free protein synthesis system. (2015)
  • 著者名/発表者名: Takemori N, Takemori A, Matsuoka K, Morishita R, Matsushita N, Aoshima M, Takeda H, Sawasaki T, Endo Y, Higashiyama S.
  • 雑誌名: Mol Biosyst. 巻: 11 号: 2 ページ: 361-365
  • DOI: 10.1039/c4mb00556b
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ADAM17 promotes proliferation of collecting duct kidney epithelial cells through ERK activation and increased glycolysis in polycystic kidney disease. (2014)
  • 著者名/発表者名: Beck Gooz M, Maldonado EN, Dang Y, Amria MY, Higashiyama S, Abboud HE, Lemasters JJ, Bell PD.
  • 雑誌名: Am J Physiol Renal Physiol. 巻: 307 号: 5 ページ: F551-F559
  • DOI: 10.1152/ajprenal.00218.2014
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cisplatin resistance by induction of aldo-keto reductase family 1 member C2 in human bladder cancer cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: Shirato A, Kikugawa T, Miura N, Tanji N, Takemori N, Higashiyama S, Yokoyama M.
  • 雑誌名: Oncol Lett. 巻: 7 ページ: 674-678
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Induction of amphiregulin by p53 promotes apoptosis via control of microRNA biogenesis in response to DNA damage (2014)
  • 著者名/発表者名: Taira N, Yamaguchi T, Kimura J, Lu Z-G, Fukuda S, Higashiyama S, Ono M, Yoshida K
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 111 号: 2 ページ: 717-722
  • DOI: 10.1073/pnas.1313675111
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Pathophysiology of lung injury induced by common bile duct ligation in mice (2014)
  • 著者名/発表者名: Shikata F, Sakaue T, Nakashiro K, Okazaki M, Okamura T, Okura M, Ryugo M, Nakamura Y, Yasugi T, Higashiyama S, Izutani H
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 9 号: 4 ページ: e94550-e94550
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0094550
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Notch increases the shedding of HB-EGF by ADAM12 to potentiate invadopodia formation in hypoxia (2013)
  • 著者名/発表者名: Díaz B, Yuen A, Iizuka S, Higashiyama S, Courtneidge SA.
  • 雑誌名: J Cell Biol 巻: 201 号: 2 ページ: 279-292
  • DOI: 10.1083/jcb.201209151
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cisplatin influences acquisition of resistance to molecular-targeted agents through epithelial-mesenchymal transition-like changes. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kurokawa M, Ise N, Omi K, Goishi K, Higashiyama S.
  • 雑誌名: Cancer Sci. 巻: 104 号: 7 ページ: 904-911
  • DOI: 10.1111/cas.12171
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protein kinase D2 and heat shock protein 90 beta are required for BCL6-associated zinc finger protein mRNA stabilization induced by vascular endothelial growth factor-A. (2013)
  • 著者名/発表者名: Miwa D, Sakaue T, Inoue H, Takemori N, Kurokawa M, Fukuda S, Omi K, Goishi K, Higashiyama S.
  • 雑誌名: Angiogenesis. 巻: 16 号: 3 ページ: 675-88
  • DOI: 10.1007/s10456-013-9345-x
  • 査読あり
• [学会発表] Cullin3 E3 ubiquitin ligase-based angiogenic regulation (2014)
  • 著者名/発表者名: Shigeki Higashiyama
  • 学会等名: International Scientific Coordination Network (ISCN) The 4th GDRI French Japanese Cancer Meeting
  • 発表場所: 京都 関西セミナーハウス
  • 年月日: 2014-11-20 – 2014-11-23
  • 招待講演
• [学会発表] CUL3はRhoタンパク質の発現および活性制御を介して血管新生を調節する (2014)
  • 著者名/発表者名: 坂上倫久、東山繁樹
  • 学会等名: 第87回日本生化学会大会
  • 発表場所: 京都 国際会議場
  • 年月日: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [学会発表] Angiogenic regulation by CUL3 (2014)
  • 著者名/発表者名: Shigeki Higashiyama
  • 学会等名: 第73回日本癌学会学術総会 シンポジウム
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
  • 招待講演
• [学会発表] Cullin3 E3 ubiquitin ligase regulates angiogenesis through the multiple protein turn-over. (2013)
  • 著者名/発表者名: Shigeki Higashiyama
  • 学会等名: The 3rd International Symposium by JSPS Core-to-Core Program “Cooperative International Framework in TGF-β Family Signaling”
  • 発表場所: Matsuyama, Ehime, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] Cullin3 E3 ubiquitin ligase-based angiogenic regulation (2013)
  • 著者名/発表者名: Shigeki Higashiyama
  • 学会等名: International Scientific Coordination Network (ISCN) The 3rd GDRI French Japanese Cancer Meeting
  • 発表場所: Toulouse, France
  • 招待講演
• [学会発表] Cullin3 E3 ubiquitin ligase regulates angiogenesis through stabilizing vascular endothelial cell growth factor 2 mRNA (2013)
  • 著者名/発表者名: Tomohisa Sakaue, Shigeki Higashiyama
  • 学会等名: Vascular Biology 2013
  • 発表場所: Hyannis, MA, USA
• [学会発表] E3 ユビキチンリガーゼCUL3は細胞骨格調節によって血管新生を制御する (2013)
  • 著者名/発表者名: 坂上倫久、井上博文、東山繁樹
  • 学会等名: 第２１回 日本血管生物医学学術総会
  • 発表場所: 大阪
• [学会発表] E3 ユビキチンリガーゼCUL3はVEGFR2 mRNAの安定性を制御する (2013)
  • 著者名/発表者名: 坂上倫久、井上博文、東山繁樹
  • 学会等名: 第８６回 日本生化学会大会
  • 発表場所: 横浜
• [備考] 愛媛大学大学院医学系研究科 生化学・分子遺伝学分野ホームページ
  • URL: http://www.m.ehime-u.ac.jp/school/biochem2/
• [備考] 愛媛大学プロテオサイエンスセンター
  • URL: http://www.pros.ehime-u.ac.jp/section/06.html