ミトコンドリア、ゴルジ体に関連する応答ゾーン、連携ゾーン解析

2019 年度 実績報告書

• 研究領域: 細胞機能を司るオルガネラ・ゾーンの解読
• 研究課題/領域番号: 17H06414
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 清水 重臣 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 教授 (70271020)
• 研究分担者: 田村 康 山形大学, 理学部, 教授 (50631876) ; 細谷 孝充 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 教授 (60273124) ; 吉田 秀郎 兵庫県立大学, 生命理学研究科, 教授 (60378528) ; 矢木 宏和 名古屋市立大学, 大学院薬学研究科, 講師 (70565423)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2022-03-31
• キーワード: ゴルジ体 / ミトコンドリア / オルガネラ / ゾーン

研究実績の概要

１つのオルガネラの中には、異なる役割を担う場が存在し、本領域ではこれをオルガネラ・ゾーンと命名している。本研究では、「ミトコンドリアとゴルジ体の
応答ゾーン」、「ミトコンドリアと小胞体、ゴルジ体の連携ゾーン」を中心に解析を行なった。１、ゴルジ体応答ゾーン：このゾーンには、ゴルジ体ストレス時に、過剰な分泌たんぱく質の蓄積を抑制するためのGOMEDゾーン、タンパク質の転写翻訳制御するゾーン、ゴルジ体分子の運搬を制御するゾーンなどが存在する。(1)GOMEDに関しては、新規分子を３分子同定することに成功した他、初期分子機構の同定に成功した。即ち、(A)GOMEDは、Ulk1分子の746セリンのリン酸化を引き金として実行されること、(B)リン酸化Ulk1は、ゴルジ体に移動して、GOMEDを実行すること、(C)このUlk1リン酸化は、RIPK3によって実行されること、(D)GOMEDが実行されると、ゴルジ体から運搬される分子が分解されること、などを見出した。(2)転写翻訳制御ゾーンに関しては、転写因子としてKLF2を同定し、その活性制御機構を解析した結果、KLF2遺伝子が転写誘導を受けることを見出した。(3)ゴルジ体選別輸送ゾーンに関しては、内在性の糖転移酵素を対象とした選別輸送ゾーンの観察を行うことで、同じゴルジ槽に存在する糖転移酵素同士が異なるゾーンに局在することを発見した。２、ミトコンドリア・小胞体（Mt-ER)連携ゾーン：Split-GFPを用いた遺伝学スクリーニング，Split-APEX2を用いた生化学的解析により小胞体-ミトコンドリア間結合因子および結合調節因子の同定と機能解析を行い候補因子の同定に成功した。３、オルガネラゾーン研究に関わるケミカルバイオロジー：オルガネラ研究への応用が期待されるアルケニルアジドの環状アルキンとのクリック反応性について新知見を得た。

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

ゴルジ体のストレス応答ゾーン解析においては、関連分子の同定、実行機構の詳細なメカニズム解明、遺伝学的解析（ゾーン形成ができないマウスの作成）、転写レベルでの解析、数理解析などが順調に進行し、多方面からの解析による相乗的効果が現れ、実態解明が急速に進行した。Mt-ER連携ゾーン解析に関しても、Split-GFPを用いた遺伝学スクリーニング，Split-APEX2を用いた生化学的解析を用いて、ゾーン構成因子の同定や機能解析に成功し、革新的な知見を得つつある。

今後の研究の推進方策

ゴルジストレス応答ゾーンやMt-ER連携ゾーンの解析に関しては、ゾーンの実態解明に成功しつつある。研究代表者と分担者の間での有機的な連携により、今後、ゾーンの生理的、病理的な意義の解明を進める予定である。また、研究手法の開発により、新たなオルガネラゾーンも見出されつつあり、これらの実態解明も行っていく。

研究成果

• [国際共同研究] Pen State University(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Pen State University
• [国際共同研究] Yonsei University(韓国)
  • 国名: 韓国
  • 外国機関名: Yonsei University
• [雑誌論文] Identification of a phosphorylation site on Ulk1 required for genotoxic stress-induced alternative autophagy (2020)
  • 著者名/発表者名: Torii Satoru、Yamaguchi Hirofumi、Nakanishi Akira、Arakawa Satoko、Honda Shinya、Moriwaki Kenta、Nakano Hiroyasu、Shimizu Shigeomi
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 11 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41467-020-15577-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] The mitochondrial inner membrane protein LETM1 modulates cristae organization through its LETM domain (2020)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Seiko、Matsui Aiko、Akabane Shiori、Tamura Yasushi、Hatano Azumi、Miyano Yuriko、Omote Hiroshi、Kajikawa Mizuho、Maenaka Katsumi、Moriyama Yoshinori、Endo Toshiya、Oka Toshihiko
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 3 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s42003-020-0832-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural basis for interorganelle phospholipid transport mediated by VAT-1 (2020)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Yasunori、Tamura Yasushi、Kakuta Chika、Watanabe Seiya、Endo Toshiya
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 295 ページ: 3257～3268
  • DOI: 10.1074/jbc.RA119.011019
  • 査読あり
• [雑誌論文] EDEM2 stably disulfide-bonded to TXNDC11 catalyzes the first mannose trimming step in mammalian glycoprotein ERAD (2020)
  • 著者名/発表者名: George Ginto、Ninagawa Satoshi、Yagi Hirokazu、Saito Taiki、Ishikawa Tokiro、Sakuma Tetsushi、Yamamoto Takashi、Imami Koshi、Ishihama Yasushi、Kato Koichi、Okada Tetsuya、Mori Kazutoshi
  • 雑誌名: eLife 巻: 9 ページ: -
  • DOI: 10.7554/eLife.53455
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Improved secretion of glycoproteins using an N-glycan-restricted passport sequence tag recognized by cargo receptor (2020)
  • 著者名/発表者名: Yagi Hirokazu、Yagi-Utsumi Maho、Honda Rena、Ohta Yusaku、Saito Taiki、Nishio Miho、Ninagawa Satoshi、Suzuki Kousuke、Anzai Takahiro、Kamiya Yukiko、Aoki Kazuhiro、Nakanishi Mahito、Satoh Tadashi、Kato Koichi
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 11 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41467-020-15192-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] The ceramide analogue N-(1-hydroxy-3-morpholino-1-phenylpropan-2-yl)decanamide induces large lipid droplet accumulation and highlights the effect of LAMP-2 deficiency on lipid droplet degradation (2020)
  • 著者名/発表者名: Kato Yuji、Arakawa Satoko、Terasawa Kazue、Inokuchi Jin-ichi、Iwata Takanori、Shimizu Shigeomi、Watabe Tetsuro、Hara-Yokoyama Miki
  • 雑誌名: Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 巻: 30 ページ: 126891～126891
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2019.126891
  • 査読あり
• [雑誌論文] ER-resident sensor PERK is essential for mitochondrial thermogenesis in brown adipose tissue (2020)
  • 著者名/発表者名: Kato Hironori、Okabe Kohki、Miyake Masato、Hattori Kazuki、Fukaya Tomohiro、Tanimoto Kousuke、Beini Shi、Mizuguchi Mariko、Torii Satoru、Arakawa Satoko、Ono Masaya、Saito Yusuke、Sugiyama Takashi、Funatsu Takashi、Sato Katsuaki、Shimizu Shigeomi、Oyadomari Seiichi、Ichijo Hidenori、Kadowaki Hisae、Nishitoh Hideki
  • 雑誌名: Life Science Alliance 巻: 3 ページ: e201900576
  • DOI: 10.26508/lsa.201900576
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Sanguisorba officinalis L. derived from herbal medicine prevents intestinal inflammation by inducing autophagy in macrophages (2020)
  • 著者名/発表者名: 4.Yasueda A, Kayama H, Murohashi M, Nishimura J, Wakame K, Komatsu K, Ogino T, Miyoshi N, Takahashi H, Uemura M, Matsuda C, Kitagawa T, Takeda K, Ito T, Doki Y, Eguchi H, Shimizu S, Mizushima T
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: press ページ: press
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Msp1 Clears Mistargeted Proteins by Facilitating Their Transfer from Mitochondria to the ER (2019)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto Shunsuke、Nakatsukasa Kunio、Kakuta Chika、Tamura Yasushi、Esaki Masatoshi、Endo Toshiya
  • 雑誌名: Molecular Cell 巻: 76 ページ: 191～205.e10
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2019.07.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] A photostable fluorescent marker for the superresolution live imaging of the dynamic structure of the mitochondrial cristae (2019)
  • 著者名/発表者名: Wang Chenguang、Taki Masayasu、Sato Yoshikatsu、Tamura Yasushi、Yaginuma Hideyuki、Okada Yasushi、Yamaguchi Shigehiro
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 116 ページ: 15817～15822
  • DOI: 10.1073/pnas.1905924116
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Facile Synthesis of Diverse 2,6-Disubstituted Arylsilanes via Silylamination and Silylsulfanylation of Aryne Intermediates Generated from o-Iodoaryl Triflates (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Yu、Ozawa Saki、Yoshida Suguru、Hosoya Takamitsu
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 48 ページ: 1296～1299
  • DOI: 10.1246/cl.190573
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Resonance on the Clickability of Alkenyl Azides in the Strain-promoted Cycloaddition with Dibenzo-fused Cyclooctynes (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshida Suguru、Goto Sayuri、Nishiyama Yoshitake、Hazama Yuki、Kondo Masakazu、Matsushita Takeshi、Hosoya Takamitsu
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 48 ページ: 1038～1041
  • DOI: 10.1246/cl.190400
  • 査読あり
• [雑誌論文] Target Identification of Bioactive Compounds by Photoaffinity Labeling Using Diazido Probes. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, S. and Hosoya, T.
  • 雑誌名: Chapter 14 in Cutting-Edge Organic Synthesis and Chemical Biology of Bioactive Molecules ; The Shape of Organic Synthesis to Come (Ed. Y. Kobayashi Springer Nature Singapore) 巻: - ページ: 335-355
  • DOI: 10.1007/978-981-13-6244-6_14
  • 査読あり
• [雑誌論文] MGSE Regulates Crosstalk from the Mucin Pathway to the TFE3 Pathway of the Golgi Stress Response (2019)
  • 著者名/発表者名: Jamaludin Mohamad Ikhwan、Wakabayashi Sadao、Taniguchi Mai、Sasaki Kanae、Komori Ryota、Kawamura Hirotada、Takase Hayataka、Sakamoto Miyu、Yoshida Hiderou
  • 雑誌名: Cell Structure and Function 巻: 44 ページ: 137～151
  • DOI: 10.1247/csf.19009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anticancer saponin OSW-1 is a novel class of selective Golgi stress inducer (2019)
  • 著者名/発表者名: Kimura Mayu、Sasaki Kanae、Fukutani Yosuke、Yoshida Hiderou、Ohsawa Ikuroh、Yohda Masafumi、Sakurai Kaori
  • 雑誌名: Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 巻: 29 ページ: 1732～1736
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2019.05.022
  • 査読あり
• [雑誌論文] Golgi stress response and organelle zones (2019)
  • 著者名/発表者名: Sasaki Kanae、Yoshida Hiderou
  • 雑誌名: FEBS Letters 巻: 593 ページ: 2330～2340
  • DOI: 10.1002/1873-3468.13554
  • 査読あり
• [雑誌論文] Organelle Zones (2019)
  • 著者名/発表者名: Sasaki Kanae、Yoshida Hiderou
  • 雑誌名: Cell Structure and Function 巻: 44 ページ: 85～94
  • DOI: 10.1247/csf.19010
  • 査読あり
• [学会発表] Roles of phospholipid transport in mitochondrial biogenesis (2019)
  • 著者名/発表者名: Yasushi Tamura
  • 学会等名: The International Conference on the Bioscience of Lipids (AMED-Lipid Satellite Symposium)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Identification of novel factors involved in formation of ER-mitochondria contact sites (2019)
  • 著者名/発表者名: Yasushi Tamura
  • 学会等名: Organelle zones: opening a new era of Cell Biology
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Regulatory mechanisms controlling the number of ER-mitochondria contact sites (2019)
  • 著者名/発表者名: Yasushi Tamura
  • 学会等名: Institute of Biochemistry and Molecular Biology, Freiburg University, Research seminar
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Two independent regulatory mechanisms controlling the number of ER-mitochondria contact sites (2019)
  • 著者名/発表者名: Yasushi Tamura
  • 学会等名: Organelle zones meet compartmental gates and contact sites
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Molecular mechanisms and physiological roles of alternative autophagy (2019)
  • 著者名/発表者名: Shigeomi Shimizu
  • 学会等名: The 92nd Annual Meeting of the Japanese Biochemical Society
• [学会発表] Molecular mechanisms and physiological roles of Atg5-independent mitophagy (2019)
  • 著者名/発表者名: Shigeomi Shimizu
  • 学会等名: ASMRM & J-mit
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] New insights into the mechanism of Golgi-mediated alternative autophagy using chemical biology approach (2019)
  • 著者名/発表者名: Shigeomi Shimizu
  • 学会等名: International Symposium of Autophagy
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Promotion of α2,3-sialylation of recombinant erythropoietin by tagging it with a 10-aminoacid sequence recognized by a cargo receptor complex (2019)
  • 著者名/発表者名: Hirokazu Yagi, Rena Honda, Rino Yamada, Maho Yagi-Utsumi1, Kazuhiro Aoki, and Koichi Kato
  • 学会等名: 25th International Symposium on Glycoconjugates
  • 国際学会
• [学会発表] Deciphering the molecular code for FUT9-dependent Lewis X modification (2019)
  • 著者名/発表者名: Taiki Saito, Hirokazu Yagi, Chuwei Kuo, Kay-Hooi Khoo, and Koichi Kato
  • 学会等名: 25th International Symposium on Glycoconjugates
  • 国際学会
• [備考] 東京医科歯科大学 病態細胞生物ホームページ
  • URL: http://www.tmd.ac.jp/mri/pcb/index.html
• [備考] オルガネラゾーン ホームページ
  • URL: http://organellezone.org/