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2015 年度 実績報告書

細胞質・細胞核の温度センシング機構の解明

計画研究

研究領域温度を基軸とした生命現象の統合的理解
研究課題/領域番号 15H05929
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

今本 尚子  国立研究開発法人理化学研究所, 今本細胞核機能研究室, 主任研究員 (20202145)

研究期間 (年度) 2015-06-29 – 2020-03-31
キーワード核ー細胞質間輸送 / ノックアウトマウス / CRSPR/Cas9 / Hikeshi / 熱ストレス / 分子シャペロンHsp70
研究実績の概要

Hikeshiの5’非翻訳領域と第一エクソンが、Cre-loxPシステムによって除かれるfloxマウスを作成した。EIIa-Creマウスと交配させ、全身でHikeshiがノックアウトされたマウスは、産仔が得られるものの、生後48時間以内に100%死亡する。肺と脳に形態異常が見られ、micro CTで解析すると、褐色脂肪組織の減弱が見られた。
Hikeshiノックアウトマウス胎生期14.5日胚(E14.5)からMEF(マウス胚性繊維芽細胞)を採取し、基本的な性質を調べた。HeLa細胞と同様に、野生型MEFでは、熱ストレス時にHsp70が核局在するのに対し、HikeshiノックアウトMEFではHsp70の核局在は見られなかった。しかし、HikeshiノックアウトMEFは、野生型MEFに比べて熱ストレス耐性が強くなることがわかった。これは、HikeshiをsiRNAでノックダウンすると熱ストレスに感受性になるHeLa細胞とは逆の現象である。また、HikeshiノックアウトMEF細胞を培養すると、野生型MEFよりも、早期に老化マーカーであるSA-βgal(Senescence-associated beta-galactosidase)が検出される。こうした性質をもつMEF細胞の体温概日リズムが異常(細胞時計の位相が遅れる)であることが、土居ら(京大)との共同研究でわかってきた。
CRSPR/Cas9を利用したゲノム編集技術を用いて、HeLa細胞とhTERT-RPE1(テロメラーゼで不死化されたヒト網膜色素上皮細胞)の2つの細胞種でHikeshiをノックアウトした。熱ストレス時のHsp70の核局在化活性を指標に、細胞内Hikeshiの活性を確認した。熱ストレス耐性をはじめとするHikeshi欠損の影響が、正常細胞と癌細胞で異なるかを調べるために、この2種類の細胞を作成した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

Hikeshiノックアウトマウスと、CRSPR/Cas9システムを利用した2種類のHikeshiノックアウトヒト培養細胞(HeLa細胞とRPE細胞)の樹立を終え、解析の準備を整えることができた。
ノックアウトマウスを使った解析から、Hikeshiノックアウトマウスが生後すぐに致死になること、脳と肺に形態学的な異常が見られること、また、褐色脂肪組織にも減弱が見られることがわかり、Hikeshiの機能を解析する上でいくつかの手がかりが得られている。Hikeshiノックアウトマウス胚から採取したMEF細胞の解析からは、Hikeshi機能が細胞老化に影響することと、体温概日リズム形成に促進することがわかり、今後の解析課題となる。また、思いがけないことに、MEF細胞では、HeLa細胞と逆に、Hikeshi欠損が熱ストレスに耐性になることがわかった。癌細胞と正常細胞ではHikeshi欠損に対して逆の影響が見られ、これまで予想しなかったHikeshi機能の別側面を考えるきっかけを得た。

今後の研究の推進方策

研究材料が順調に整い、今後、最初の研究計画の通り、Hikeshi機能と細胞内シグナリング、エネルギー代謝、並びに、体温概日リズムの関係を解析していく。細胞レベルの解析に加え、Hikeshiノックアウトマウスの個体レベルの解析も進める。また、当初の計画に加えていなかった解析として、Hikeshi機能が癌細胞と正常細胞でどのように違うかを調べていく予定である。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 4件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 図書 (2件)

  • [国際共同研究] Hebrew University Medical Center(イスラエル)

    • 国名
      イスラエル
    • 外国機関名
      Hebrew University Medical Center
  • [国際共同研究] Chungbuk National University(韓国)

    • 国名
      韓国
    • 外国機関名
      Chungbuk National University
  • [雑誌論文] Leukoencephalopathy and early death associated with an Ashkenazi-Jewish founder mutation in the Hikeshi gene.2016

    • 著者名/発表者名
      Edvardson, S., Kose, S., Jalas, C., Fattal-Valevski, A., Watanabe, A., Ogawa, Y., Mamada, H., Fedick, A.M., Ben-Shachar, S., Treff, N.R., Shaag, A., Bale, S., Gärtner, J., Imamoto, N., Elpeleg, O.
    • 雑誌名

      J. Med. Genet.

      巻: 53 ページ: 132-137

    • DOI

      26545878

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Molecular mechanism by which acyclic retinoid induces nuclear localization of transglutaminase 2 in human hepatocellular carcinoma cells.2015

    • 著者名/発表者名
      Shrestha, R., Tatsukawa, H., Shrestha, R., Ishibashi, N., Matsuura, T., Kagechika, H., Kose, S., Hitomi, K., Imamoto, N., Kojima, S.
    • 雑誌名

      Cell Death Disease

      巻: 6 ページ: 全10ページ

    • DOI

      26633708

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Biallelic Mutations in Nuclear Pore Complex SubunitNUP107 Cause Early-Childhood-Onset Steroid-Resistant Nephrotic Syndrome.2015

    • 著者名/発表者名
      Miyake, N., Tsukaguchi, H., Koshimizu, E., Shono, A., Matsunaga, S., Shiina, M., Mimura, Y.......... Imamoto, N.( 29人中25番目)....... , Matsumoto, N.
    • 雑誌名

      Am. J. Hum. Genet

      巻: 97 ページ: 555-566

    • DOI

      6411495

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Structural and functional analysis of Hikeshi, a new nuclear transport receptor of Hsp70s.2015

    • 著者名/発表者名
      Song, J., Kose, S., Watanabe, A., Son, S.Y., Choi, S., Hong, H., Yamashita, E., Park, I.Y., Imamoto, N., Lee, S.J.
    • 雑誌名

      Acta Crystallogr. D Biol. Crystallogr.

      巻: 71 ページ: 473-483

    • DOI

      25760597

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Analysis of a stress activated nuclear import carrier, Hikeshi, using knockout mice.2016

    • 著者名/発表者名
      儘田 博志、小林 健太郎、小瀬 真吾、今本 尚子
    • 学会等名
      第33回染色体ワークショップ・第14回核ダイナミクス研究会
    • 発表場所
      松島一の坊(宮城郡松島町)
    • 年月日
      2016-01-14
  • [学会発表] SILAC法と蛋白質核輸送再構成系によるimportin-βファミリー輸送因子の輸送基質の大規模同定2015

    • 著者名/発表者名
      木村誠、 小瀬真吾、今本尚子
    • 学会等名
      第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会・合同大会
    • 発表場所
      神戸ポートアイランド(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2015-12-03
  • [学会発表] Thermal stress induced nuclear transport pathway mediated by Hikeshi2015

    • 著者名/発表者名
      Naoko Imamoto
    • 学会等名
      2015 Nuclear Transport Meeting
    • 発表場所
      Eden Roc Hotel(Sant Feliu de Guixols, Spain)
    • 年月日
      2015-09-22
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 熱ストレスで駆動する核ー細胞質間輸送を担うHikeshi2015

    • 著者名/発表者名
      今本尚子
    • 学会等名
      日本生物物理学会第53回年会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス(石川県金沢市)
    • 年月日
      2015-09-13
    • 招待講演
  • [学会発表] Large Scale Identification of Nuclear Transport Receptor Substrates Using a Novel Approach2015

    • 著者名/発表者名
      今本尚子
    • 学会等名
      International Symposium on Chromatin Structure, Dynamics, and Function
    • 発表場所
      淡路夢舞台国際会議場(兵庫県淡路市)
    • 年月日
      2015-08-25
    • 国際学会
  • [図書] Encyclopaedia of Cell Biology2015

    • 著者名/発表者名
      Mimura, Y., Imamoto, N
    • 総ページ数
      9ページ
    • 出版者
      ELSEVIER
  • [図書] Methods Mol. Biol.2015

    • 著者名/発表者名
      Kose, S., Funakoshi, T., Imamoto, N
    • 総ページ数
      12ページ
    • 出版者
      Springer Science

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公開日: 2017-01-06  

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