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2021 年度 実績報告書

小胞体膜連携ゾーンを介した脂質輸送

計画研究

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 17H06417
研究機関国立感染症研究所

研究代表者

花田 賢太郎  国立感染症研究所, 品質保証・管理部, 主任研究官 (30192701)

研究分担者 加藤 薫  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (80356782)
下嶋 美恵  東京工業大学, 生命理工学院, 准教授 (90401562)
研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2022-03-31
キーワード小胞体 / ゴルジ体 / 葉緑体 / 脂質輸送 / オルガネラ膜接触部位 / 超解像イメージング
研究実績の概要

本来は令和3年度で終了する本課題であったが、コロナ事由により、一部担当分を令和4年度に繰り越した。繰り越し分も含めて令和3年度に以下の成果を得た。(1)令和3年度の成果として、(1)CERTを小胞体―ゴルジ体連携ゾーンで適切に機能させることに関わる遺伝子群(PI4KB, ACBD3, C10orf76)とCERTの機能制御に関与するキナーゼ遺伝子(CSNK1G3)の解析を進めた。CERTのゴルジ体局在化に必要なホスファチジルイノシトール4-リン酸(PI4P)が豊富なゾーンの形成機構の一端を明らかにし、カゼインキナーゼ1γ群に共通する活性調節機構を解明した。一方で、顕性の先天性精神発達遅滞と強く連関するCERT遺伝子上のミスセンス変異には、CERTの抑制的制御の不全を導く共通の性質があること明らかにした。(2)植物の小胞体―葉緑体間の脂質輸送における既知の3つのリン脂質分解酵素(非特異的ホスホリパーゼC5(NPC5)、ホスファチジン酸ホスホヒドロラーゼ(PAH1、PAH2))のそれぞれの寄与度についてシロイヌナズナを用いて解析を行った結果、NPC5の寄与は非常に低いことが明らかになった。また、生化学的解析により、PAH2の葉緑体への局在はリン酸化により制御されている可能性が示唆された。(3)各種の顕微鏡を用いたオルガネラの可視化解析を行った。STED顕微鏡では、ゴルジ体のcis、trans領域を分離し観察可能になった。分子修飾がどこで行われるか、画像での解析が可能となった。STEDに比べ解像度が劣るが、Spinning Disk超解像では、cisゴルジ、transゴルジ、ERを分離し、3種の蛍光色素で同時観察に成功した。アポダイズド位相差顕微鏡を改良し、無染色でオルガネラを判定する方法を開発した。

現在までの達成度 (段落)

令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。

備考

アウトリーチ活動
花田賢太郎:ヒト細胞の作る脂質を病原体が盗み取る仕組み:クラミジアによるセラミド輸送タンパク質ハイジャックを例に、2021年度 第5回 都医学研都民講座「病原体の感染のしくみ -新型コロナウイルスとクラミジアを例に-」、2021.10.21、WEB開催(口頭)(招待講演)

  • 研究成果

    (46件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (17件) (うち国際共著 5件、 査読あり 16件、 オープンアクセス 16件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 2件、 招待講演 8件) 備考 (5件)

  • [国際共同研究] University of Cambridge/Birmingham Women’s Hospital/Northern Regional Genetics Laboratory(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      University of Cambridge/Birmingham Women’s Hospital/Northern Regional Genetics Laboratory
    • 他の機関数
      1
  • [国際共同研究] ERN-RND/Humboldt-Universitat zu Berlin/Institute of Human Genetics(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      ERN-RND/Humboldt-Universitat zu Berlin/Institute of Human Genetics
    • 他の機関数
      4
  • [国際共同研究] EPFL/University of Zurich/University of Bern(スイス)

    • 国名
      スイス
    • 外国機関名
      EPFL/University of Zurich/University of Bern
    • 他の機関数
      1
  • [国際共同研究] Stony Brook University Medical Center/Columbia University/Medical University of South Carolina(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Stony Brook University Medical Center/Columbia University/Medical University of South Carolina
    • 他の機関数
      1
  • [国際共同研究] Hospital Sant Joan de Deu/Institute of Rare Diseases Research/Valle Hebron Research Institute(スペイン)

    • 国名
      スペイン
    • 外国機関名
      Hospital Sant Joan de Deu/Institute of Rare Diseases Research/Valle Hebron Research Institute
    • 他の機関数
      2
  • [国際共同研究]

    • 他の国数
      9
  • [雑誌論文] Protocol for casein kinase 1γ3 CSNK1G3 gene knockout and recombinant gene expression in cultured HeLa cells2023

    • 著者名/発表者名
      Goto Asako、Hanada Kentaro
    • 雑誌名

      STAR Protocols

      巻: 4 ページ: 102251~102251

    • DOI

      10.1016/j.xpro.2023.102251

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] CERT1 mutations perturb human development by disrupting sphingolipid homeostasis2023

    • 著者名/発表者名
      Gehin Charlotte、Kentaro Hanada (85名中、78番目)、et al.
    • 雑誌名

      Journal of Clinical Investigation

      巻: 133 ページ: -

    • DOI

      10.1172/JCI165019

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The C10orf76-PI4KB axis orchestrates CERT-mediated ceramide trafficking to the distal Golgi2023

    • 著者名/発表者名
      Mizuike Aya、Sakai Shota、Katoh Kaoru、Yamaji Toshiyuki、Hanada Kentaro
    • 雑誌名

      Journal of Cell Biology

      巻: 222 ページ: -

    • DOI

      10.1083/jcb.202111069

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Natural Ligand-Mimetic and Nonmimetic Inhibitors of the Ceramide Transport Protein CERT2022

    • 著者名/発表者名
      Hanada Kentaro、Sakai Shota、Kumagai Keigo
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 23 ページ: 2098~2098

    • DOI

      10.3390/ijms23042098

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Hyperosmotic Stress Induces Phosphorylation of CERT and Enhances Its Tethering throughout the Endoplasmic Reticulum2022

    • 著者名/発表者名
      Shimasaki Kentaro、Kumagai Keigo、Sakai Shota、Yamaji Toshiyuki、Hanada Kentaro
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 23 ページ: 4025~4025

    • DOI

      10.3390/ijms23074025

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Ligand Recognition by the Lipid Transfer Domain of Human OSBP Is Important for Enterovirus Replication2022

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Jun、Arita Minetaro、Sakai Shota、Kojima Hirotatsu、Senda Miki、Senda Toshiya、Hanada Kentaro、Kato Ryuichi
    • 雑誌名

      ACS Infectious Diseases

      巻: 8 ページ: 1161~1170

    • DOI

      10.1021/acsinfecdis.2c00108

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chlamydial Infection-Dependent Synthesis of Sphingomyelin as a Novel Anti-Chlamydial Target of Ceramide Mimetic Compounds2022

    • 著者名/発表者名
      Kumagai Keigo、Sakai Shota、Ueno Masaharu、Kataoka Michiyo、Kobayashi Shu、Hanada Kentaro
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 23 ページ: 14697~14697

    • DOI

      10.3390/ijms232314697

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Compartmentalization of casein kinase 1 γ CSNK1G controls the intracellular trafficking of ceramide2022

    • 著者名/発表者名
      Goto Asako、Sakai Shota、Mizuike Aya、Yamaji Toshiyuki、Hanada Kentaro
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 25 ページ: 104624~104624

    • DOI

      10.1016/j.isci.2022.104624

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Characterization of phalloidin‐negative nuclear actin filaments in U2OS cells expressing cytoplasmic actin‐EGFP2022

    • 著者名/発表者名
      Nagasaki Akira、Katoh Kaoru、Hoshi Masamichi、Doi Motomichi、Nakamura Chikashi、Uyeda Taro Q. P.
    • 雑誌名

      Genes to Cells

      巻: 27 ページ: 317~330

    • DOI

      10.1111/gtc.12930

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Modeling Protein Molecules at the Mesoscale: for Structural Study of Artificial Muscle2022

    • 著者名/発表者名
      UENO Yutaka、MATSUDA Kento、KATOH Kaoru、KAKUGO Akira、KUZUYA Akinori、KONAGAYA Akihiko
    • 雑誌名

      Seibutsu Butsuri

      巻: 62 ページ: 58~61

    • DOI

      10.2142/biophys.62.58

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Golgi maturation‐dependent glycoenzyme recycling controls glycosphingolipid biosynthesis and cell growth via GOLPH32021

    • 著者名/発表者名
      Rizzo Riccardo、Kentaro Hanada (31名中、23番目)、et al.
    • 雑誌名

      The EMBO Journal

      巻: 40 ページ: -

    • DOI

      10.15252/embj.2020107238

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Identification of SYS1 as a Host Factor Required for Shiga Toxin-Mediated Cytotoxicity in Vero Cells2021

    • 著者名/発表者名
      Sakuma Chisato、Sekizuka Tsuyoshi、Kuroda Makoto、Hanada Kentaro、Yamaji Toshiyuki
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 22 ページ: 4936~4936

    • DOI

      10.3390/ijms22094936

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Intellectual-disability-associated mutations in the ceramide transport protein gene CERT1 lead to aberrant function and subcellular distribution2021

    • 著者名/発表者名
      Tamura Norito、Sakai Shota、Martorell Loreto、Colome Roser、Mizuike Aya、Goto Asako、Ortigoza-Escobar Juan Dario、Hanada Kentaro
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 297 ページ: 101338~101338

    • DOI

      10.1016/j.jbc.2021.101338

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Protein lactylation induced by neural excitation2021

    • 著者名/発表者名
      Hagihara Hideo、Shoji Hirotaka、Otabi Hikari、Toyoda Atsushi、Katoh Kaoru、Namihira Masakazu、Miyakawa Tsuyoshi
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 37 ページ: 109820~109820

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2021.109820

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Microscopy of Diffuse Nematic-Isotropic Transition in Main-Chain Nematic Liquid-Crystal Elastomers2021

    • 著者名/発表者名
      Ohzono Takuya、Katoh Kaoru、Terentjev Eugene M.
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 54 ページ: 3678~3688

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.1c00356

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Internal constraints and arrested relaxation in main-chain nematic elastomers2021

    • 著者名/発表者名
      Ohzono Takuya、Katoh Kaoru、Minamikawa Hiroyuki、Saed Mohand O.、Terentjev Eugene M.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41467-021-21036-3

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 非天然骨格を有する新規CERT阻害薬の創成:産学官連携による成果創出2021

    • 著者名/発表者名
      中尾 直樹、小林 修、花田 賢太郎
    • 雑誌名

      ファルマシア

      巻: 57 ページ: 1108~1112

    • DOI

      10.14894/faruawpsj.57.12_1108

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] How does lipid transport between organelles in the cell occur, and how is it regulated? A lesson from the ceramide transport protein CERT2022

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Hanada
    • 学会等名
      Centenary Institute Tuesday Seminar, the University of Sydney
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] カゼインキナーゼ1γのC末端脂質修飾に依存した細胞内局在変化がスフィンゴミエリン生合成におけるセラミド輸送を制御する2022

    • 著者名/発表者名
      後藤麻子、酒井祥太、水池彩、山地俊之、花田賢太郎
    • 学会等名
      第64回日本脂質生化学会
  • [学会発表] Casein kinase 1γの分布区画化が小胞体―ゴルジ体間セラミド輸送を制御する2022

    • 著者名/発表者名
      後藤麻子、酒井祥太、水池彩、山地俊之、花田賢太郎
    • 学会等名
      第15回セラミド研究会学術集会・第16回スフィンゴテラピー研究会合同年会
  • [学会発表] 寄生細菌クラミジアは宿主細胞のセラミドをいかにして利用するのか2021

    • 著者名/発表者名
      花田賢太郎
    • 学会等名
      日本薬学会生物系薬学部会主催第21回Pharmaco-Hematologyシンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] COOL STRUTTIN’ オルガネラ間脂質輸送2021

    • 著者名/発表者名
      花田賢太郎
    • 学会等名
      第63回日本脂質生化学会
    • 招待講演
  • [学会発表] CERTの多重リン酸化依存的な機能抑制における塩基性アミノ酸クラスターの役割2021

    • 著者名/発表者名
      後藤麻子,江川大地,冨重斉生,熊谷圭悟,花田賢太郎
    • 学会等名
      第63回日本脂質生化学会
  • [学会発表] 生物の合理性が育んだオルガネラ間脂質輸送システム:近距離で早く正確にものを運ぶ2021

    • 著者名/発表者名
      花田賢太郎
    • 学会等名
      第73回日本細胞生物学会
    • 招待講演
  • [学会発表] カゼインキナーゼ1γのC末端領域依存的な細胞内局在の変化がスフィンゴミエリン生合成におけるセラミド輸送に影響を及ぼす2021

    • 著者名/発表者名
      後藤麻子,水池彩,山地俊之,花田賢太郎
    • 学会等名
      第73回日本細胞生物学会
  • [学会発表] 抗がん剤OSW-1によるゴルジ体ストレス応答におけるPtdIns transfer protein beta(PITPNB)の機能解析2021

    • 著者名/発表者名
      佐々木 桂奈江、森下 史、足立 拓弥、渡部 雄斗、若林 貞夫、櫻井 香里、養王田 正文、山地 俊之、花田 賢太郎、吉田 秀郎
    • 学会等名
      第73回日本細胞生物学会
  • [学会発表] アポダイズド位相差顕微鏡による無染色・非侵襲での細胞内微細構造動態の観察2021

    • 著者名/発表者名
      島﨑健太朗, 加藤薫, 中村優子, 齊藤恭子, 深澤征義, 花田賢太郎
    • 学会等名
      第30回日本バイオイメージング学会
    • 招待講演
  • [学会発表] 宿主細胞からクラミジア・トラコマティスへのセラミドフローを担う分子機構2021

    • 著者名/発表者名
      熊谷圭悟、杉木俊彦、児嶋長次郎、花田賢太郎
    • 学会等名
      第94回日本生化学会
    • 招待講演
  • [学会発表] 小胞体-ゴルジ体間セラミド輸送ゾーンの形成に重要なPI4P関連因子の解析2021

    • 著者名/発表者名
      水池彩, 酒井祥太, 加藤薫, 山地俊之, 花田賢太郎
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会
  • [学会発表] 抗がん剤OSW-1が引き起こすゴルジ体ストレス依存性細胞死はホスホイノシタイド代謝因子によって制御される2021

    • 著者名/発表者名
      佐々木桂奈江、森下史、足立拓弥、渡部雄斗、若林貞夫、櫻井香里、養王田正文、山地俊之、花田賢太郎、吉田秀郎
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会
  • [学会発表] 小胞体-ゴルジ体膜接触ゾーンで働くセラミド輸送タンパク質CERTの機能制御とその破綻2021

    • 著者名/発表者名
      花田賢太郎
    • 学会等名
      第142回日本薬学会年会
    • 招待講演
  • [学会発表] シロイヌナズナにおける葉緑体外OPDA生産系の構築2021

    • 著者名/発表者名
      金谷貴広, 井原雄太, 若松孝幸、蛯谷裕輝、太田啓之, 下嶋美恵
    • 学会等名
      日本農芸化学会2022年度大会
  • [学会発表] シロイヌナズナにおける葉緑体外OPDA生産系の構築2021

    • 著者名/発表者名
      金谷貴広, 井原雄太, 若松孝幸、蛯谷裕輝、太田啓之, 下嶋美恵
    • 学会等名
      植物生理学会
  • [学会発表] シロイヌナズナのリン欠乏時の膜脂質転換におけるnon-specific phospholipase C5の機能解析2021

    • 著者名/発表者名
      渡邊帆南, 井原雄太, 吉竹悠宇志, 太田啓之, 下嶋美恵
    • 学会等名
      植物生理学会
  • [学会発表] Introductory remarks for the session of Trafficking and Metabolism2021

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Hanada
    • 学会等名
      11th International Ceramide Conference
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 花田の研究テーマなど

    • URL

      https://www.niid.go.jp/niid/ja/from-biochem/3257-2013-02-25-06-28-53.html

  • [備考] 太田・下嶋研究室

    • URL

      http://www.plantmorphogenesis.bio.titech.ac.jp/~official/

  • [備考] 国立研究開発法人産業技術総合研究所 バイオメディカル研究部門

    • URL

      https://staff.aist.go.jp/k-katoh/labo/k-katoh.html

  • [備考] Dysregulation of a lipid transfer protein

    • URL

      https://www.asbmb.org/asbmb-today/science/041222/dysregulation-of-a-lipid-transfer-protein-linked-t

  • [備考] CERT依存的なセラミド輸送の場はC10orf76とPI4KBにより形成される

    • URL

      https://www.niid.go.jp/niid/ja/basic-science/biochemistry/12047-biochem-2023-01.html

URL: 

公開日: 2023-12-25  

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