細胞の極性を制御する遺伝子の組織、個体での機能の解明

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H04668
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 原田 彰宏 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (40251441)
• 研究分担者: 岩野 智彦 山梨大学, 総合研究部, 助教 (10442930) ; 吉村 信一郎 大阪大学, 医学系研究科, 講師 (60584521) ; 國井 政孝 大阪大学, 医学系研究科, 助教 (80614768)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 細胞極性 / 極性輸送 / Rab / SNARE

研究実績の概要

①現在まで作製した既知の極性輸送関連分子欠損マウスの解析
SNAP23膵臓特異的ノックアウト（KO）マウスの解析：apical面の輸送とともに内・外分泌に必要と考えられているSNAP23の膵内・外分泌細胞特異的KO (cKO)を作製したところ、cKOの外分泌は予想通り抑制されたが、インスリンの内分泌はむしろ亢進することが判明した。我々はSNAP23に結合する低分子化合物を同定し、その化合物がSNAP23の作用を阻害し、マウス個体でインスリン分泌を亢進することを発見した。そのため、この化合物は糖尿病の治療薬として利用できる可能性がある。その結果をまとめて28年度にJournal of Cell Biology誌に掲載された。更にその号の最初に、注目すべき論文として紹介された。
②線虫等で同定した新規の極性輸送関連分子の組織特異的欠損マウスの作製と解析
・線虫の腸を用いたRNAi screeningによって、腸の上皮細胞の極性に重要な遺伝子の同定を行い、多数の細胞内輸送に関わる遺伝子を同定した。その中でArf1の活性化因子(BIG1 = Arf1 GEF)の遺伝子について解析を行ってPlos Oneに投稿し、29年度に掲載予定である。
・またRab8に結合するタンパク質EHBP1L1を同定し、その結合タンパクとしてdynamin1, Bin1を同定した。初代小腸培養の系を用いて、これらの分子が協働してapical側の小胞輸送に働くこと、EHBP1L1のKOマウスでは絨毛の短縮化が見られることを発見し、Journal of Cell Biology誌に掲載された。その結果は表紙にも掲載されたのみならず、Podcastによるインタビューも受けた。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

これまで作成したマウスの解析は順調に進んでいる。特に、SNAP23の膵臓特異的KOマウスの解析を無事に発表できたのみならず、糖尿病の治療薬としての可能性も示すことが出来た。また、Rab8に結合するタンパク質の同定に成功し、それがapical側への輸送に重要であることを発表できたため。

今後の研究の推進方策

Syntaxin3の小腸特異的KOマウスについては解析が終盤に差し掛かってきたため、29年度にもまとめて投稿する予定である。SNAP23については神経特異的KOマウスにおいて大脳皮質や小脳の顕著な低形成が見られるため、その分子基盤の解明を行っており、29年度に投稿予定である。
apicalへの輸送に関与するRab11の分子機構を解明するためにその結合タンパクを探索し、新規タンパクを同定した。その新規タンパクは脂質輸送を行うOSBPに結合することが判明したため、recycling endosomeからtrans-Golgi networkへの小胞を介しない脂質輸送に関与することが考えられる。現在その分子機構を詳細に解析しているところであり、29年度にも投稿の予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Opposing roles for SNAP23 in secretion in exocrine and endocrine pancreatic cells. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kunii M, Ohara-Imaizumi M, Takahashi N, Kobayashi M, Kawakami R, Kondoh Y, Shimizu T, Simizu S, Lin B, Nunomura K, Aoyagi K, Ohno M, Ohmuraya M, Sato T, Yoshimura SI, Sato K, Harada R, Kim YJ, Osada H, Nemoto T, Kasai H, Kitamura T, Nagamatsu S, Harada A.
  • 雑誌名: Journal of Cell Biology 巻: 215 ページ: 121-138
  • DOI: 10.1083/jcb.201604030
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] EHBP1L1 coordinates Rab8 and Bin1 to regulate apical-directed transport in polarized epithelial cells. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakajo A, Yoshimura SI (第一著者及び責任著者), Togawa H, Kunii M, Iwano T, Izumi A, Noguchi Y, Watanabe A, Goto A, Sato T, Harada A
  • 雑誌名: Journal of Cell Biology 巻: 212 ページ: 297-306
  • DOI: 10.1083/jcb.201508086
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] 膵臓からの消化酵素およびインスリン分泌における膜融合関連分子SNAP23の機能と阻害化合物の検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 國井政孝、原田彰宏
  • 学会等名: 第112回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • 発表場所: 長崎大学坂本キャンパス（長崎県）
  • 年月日: 2017-03-30 – 2017-03-30
• [学会発表] 一次繊毛長制御に関わるRab8結合タンパク質の機能解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岩野智彦、原田彰宏
  • 学会等名: 第112回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • 発表場所: 長崎大学坂本キャンパス（長崎県）
  • 年月日: 2017-03-30 – 2017-03-30
• [学会発表] 極性細胞の極性輸送における局域 (2016)
  • 著者名/発表者名: 原田彰宏
  • 学会等名: 第89回日本生化学会大会
  • 発表場所: 仙台国際センター・東北大学川内北キャンパス（宮城県）
  • 年月日: 2016-09-27 – 2016-09-27
• [学会発表] Roles of Rab8, 10, and 11 for apical transport, ciliogenesis, and microvillus inclusion disease. (2016)
  • 著者名/発表者名: 原田彰宏
  • 学会等名: FASEB conference 'GTPases in Trafficking, Autophagy and Disease'
  • 発表場所: West Palm Beach, Florida, United States
  • 年月日: 2016-09-18 – 2016-09-23
  • 国際学会
• [学会発表] The molecular function of Rab8 in polarized transport (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉村信一郎
  • 学会等名: 第68回細胞生物学会大会
  • 発表場所: 京都テルサ（京都府）
  • 年月日: 2016-06-15 – 2016-06-15
• [学会発表] EHBP1L1 coordinates Rab8 and Bin1 to regulate apical transport in polarized epithelial cells (2016)
  • 著者名/発表者名: 原田彰宏
  • 学会等名: Gordon Research Conference ‘Cell Polarity Signaling’
  • 発表場所: Mount Snow, VT, United States.
  • 年月日: 2016-06-12 – 2016-06-17
  • 国際学会