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2015 年度 実施状況報告書

ペルオキシソームとミトコンドリアの協奏による新規酸化ストレス応答・恒常性維持機構

研究課題

研究課題/領域番号 15K14511
研究機関九州大学

研究代表者

藤木 幸夫  九州大学, 生体防御医学研究所, 特任教授 (70261237)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワードペルオキシソーム / ミトコンドリア / オルガネラ形成・形態 / 酸化ストレス / レドックスバランス
研究実績の概要

本申請者らは、ペルオキシソームマトリクスタンパク質輸送異常を示す新規CHO細胞変異株ZP114の相補遺伝子産物としてミトコンドリア膜タンパク質Voltage-Dependent Anion Channel(VDAC)を同定した。本申請研究は、VDACによるペルオキシソームマーカータンパク質である過酸化水素分解酵素、カタラーゼの細胞内局在制御の分子機構解明を基盤として、その背後に存在すると想定される「活性酸素種に起因する酸化ストレスに応答したペルオキシソームとミトコンドリアの協奏的な新規の細胞機能恒常性維持機構」の全貌を明らかにすることを目的とする。
H27年度は酸化ストレス依存的なカタラーゼのサイトゾルへの局在変化の分子機構の解明に取り組み、野生型CHO細胞に対し過酸化水素処理するとカタラーゼの部分的サイトゾル局在化が観察されることを見出した。この過酸化水素処理時における細胞生存率は、カタラーゼ活性阻害剤3-アミノトリアゾールの添加により顕著に低下したことから、過酸化水素処理によるアポトーシス誘導はカタラーゼの活性依存的に抑制されており、ペルオキシソームからサイトゾルへの局在変化が重要であることが示された。また、35S-標識メチオニンを用いたパルスチェイス実験により、カタラーゼのサイトゾル局在は既存ペルオキシソーム内からの移出(エクスポート)であることを強く示唆する結果を得た。さらに、VDACによるカタラーゼの細胞内局在制御の分子機構を明らかにするためVDACと相互作用する因子群の関与を検討したところ、抗アポトーシスタンパク質の一つがカタラーゼのサイトゾル局在化に重要な役割を果たすことを示唆する結果を得つつあり、その詳細を明らかにしようとしている。

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

ZP114変異細胞ではVDACの脆弱化に伴うミトコンドリアの障害により活性酸素種(ROS)およびアポトーシスが誘導されるが、これに対抗する反応としてカタラーゼのペルオキシソームからサイトゾルへと局在性を変化させ、サイトゾルのROS量を低下させることによりアポトーシスを抑制する機構が存在するという仮説を立てている。H27年度の計画に沿って、過酸化水素依存的なアポトーシス誘導に対してカタラーゼのサイトゾル局在化が亢進し、その過酸化水素分解活性を介してアポトーシスが抑制されることを示すことができた。また、VDACによるカタラーゼの細胞内局在制御の分子機構についても、ミトコンドリアタンパク質であるVDACとペルオキシソームマトリクスからのカタラーゼ移出という空間的に離れている事象を連結しうるVDAC結合性の抗アポトーシスタンパク質を見出しており、新規かつ重要な発見をした。

今後の研究の推進方策

平成27年度に引き続き、過酸化水素依存的なカタラーゼのサイトゾルへの局在変化の分子機構の解明を進め、とくにカタラーゼのサイトゾルへの移出に直接的に関与すると想定される新規同定抗アポトーシスタンパク質の役割について、詳細に検討する。これらの結果を統合的に解析し、ZP114変異細胞におけるVDAC欠損によるカタラーゼのサイトゾル局在化の分子機構の全貌を明らかにする。さらに、変異細胞ZP114で見出している現象の正常細胞における重要性についても検証する。すなわち、野生型細胞においてもペルオキシソームとミトコンドリアが協同して酸化ストレスに応じた抗アポトーシス反応としてカタラーゼのサイトゾル局在化を引き起すのか、生理的条件におけるカタラーゼのサイトゾル局在化の意義を解明する。

  • 研究成果

    (24件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件) 図書 (4件)

  • [雑誌論文] Peroxisome homeostasis: mechanisms of division and selective degradation of peroxisomes in mammals2016

    • 著者名/発表者名
      Honsho, M., Yamashita,S., and *Fujiki, Y.
    • 雑誌名

      Biochim. Biophys. Acta-Mol. Cell Res.

      巻: 1863 ページ: 984-991

    • DOI

      10.1016/j.bbamcr.2015.09.032

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Assembly of peroxisomal membrane proteins via the direct Pex19p-Pex3p pathway2016

    • 著者名/発表者名
      Liu, Y., Yagita, Y., and *Fujiki, Y.
    • 雑誌名

      Traffic

      巻: 17 ページ: 433-455

    • DOI

      10.1111/tra.12376

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The peroxin Pex14p is the key component for coordinated autophagic degradation of mammalian peroxisomes by direct binding to LC3-II.2015

    • 著者名/発表者名
      Jiang, L., Hara-Kuge, S., Yamashita, S., and *Fujiki, Y.
    • 雑誌名

      Genes Cells

      巻: 20 ページ: 36-49

    • DOI

      10.1111/gtc.12198

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Pex11p mediates peroxisomal proliferation by promoting deformation of the lipid membrane.2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshida, Y., Niwa, H., Honsho, M., Itoyama, A., and *Fujiki,Y.
    • 雑誌名

      Biology Open

      巻: 4 ページ: 710-721

    • DOI

      10.1242/bio.201410801

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Dysregulation of plasmalogen homeostasis impairs cholesterol biosynthesis.2015

    • 著者名/発表者名
      Honsho, M., Abe, Y., and *Fujiki, Y.
    • 雑誌名

      J. Biol. Chem.

      巻: 290 ページ: 28822-28833

    • DOI

      10.1074/jbc.M115.656983

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Homeostasis of peroxisome biogenesis and functions2016

    • 著者名/発表者名
      Yukio Fujiki, Yuqiong Liu, Yuuta Imoto, and Masanori Honsho
    • 学会等名
      Peroxisystem: Understanding peroxisomes as a complete biological system
    • 発表場所
      Rehovot, Israel
    • 年月日
      2016-02-22 – 2016-02-25
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Regulation of peroxisome biogenesis by mitochondrial proteins2015

    • 著者名/発表者名
      Non Miyata, Satoru Mukai, Emily H. Cheng, and Yukio Fujiki
    • 学会等名
      2015 ASCB Annual Meeting
    • 発表場所
      San Diego, California, USA
    • 年月日
      2015-12-12 – 2015-12-16
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of ultrastructure and molecular mechanism of the peroxisome-dividing (POD) machinery2015

    • 著者名/発表者名
      Yuuta Imoto, Haruko Kuroiwa, Tsuneyoshi Kuroiwa, and Yukio Fujiki
    • 学会等名
      2015 ASCB Annual Meeting
    • 発表場所
      San Diego, California, USA
    • 年月日
      2015-12-12 – 2015-12-16
    • 国際学会
  • [学会発表] Bcl-2ファミリータンパク質を介したペルオキシソーム形成制御2015

    • 著者名/発表者名
      細井謙一郎、宮田暖、向井悟、古木聡美、Emily H. Cheng、藤木幸夫
    • 学会等名
      BMB2015、 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【神戸市】
    • 年月日
      2015-12-01 – 2015-12-04
  • [学会発表] エーテルリン脂質プラスマローゲンの恒常性の生理的意義2015

    • 著者名/発表者名
      本庄 雅則、阿部雄一、藤木幸夫
    • 学会等名
      BMB2015、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【神戸市】
    • 年月日
      2015-12-01 – 2015-12-04
  • [学会発表] Analysis of ultrastructure and molecular mechanism of the mitochondrion and peroxisome dividing machineries2015

    • 著者名/発表者名
      Yuuta Imoto, Yuichi Abe, Masanori Honsho, Kanji Okumoto, Masaki Yoshida, Haruko Kuroiwa, Tsuneyoshi Kuroiwa, Yukio Fujiki
    • 学会等名
      BMB2015、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【神戸市】
    • 年月日
      2015-12-01 – 2015-12-04
  • [学会発表] Direct targeting of membrane proteins to peroxisomes in mammals2015

    • 著者名/発表者名
      Yuqiong Liu, Yuichi Yagita, and Yukio Fujiki
    • 学会等名
      BMB2015、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【神戸市】
    • 年月日
      2015-12-01 – 2015-12-04
  • [学会発表] ペルオキシソーム局在性テイルアンカータンパク質Pex26の品質管理と膜局在化機構2015

    • 著者名/発表者名
      奥本寛治、永田愛子、藤木幸夫
    • 学会等名
      BMB2015、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【神戸市】
    • 年月日
      2015-12-01 – 2015-12-04
  • [学会発表] Plasmalogen homeostasis and peroxisomal disorders2015

    • 著者名/発表者名
      Yukio Fujiki, Yuichi Abe, and Masanori Honsho
    • 学会等名
      2015 GFPD & ULF International Peroxisome and Leukodystrophy Meeting
    • 発表場所
      Omaha, Nebraska, USA
    • 年月日
      2015-07-15 – 2015-07-17
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ミトコンドリアとペルオキシソーム分裂リングの収縮機構解明に挑むー原始紅藻シゾンのポストゲノム情報を基盤として2015

    • 著者名/発表者名
      井元祐太、本庄雅則、奥本寛治、大沼みお、黒岩晴子、黒岩常祥、藤木幸夫
    • 学会等名
      第67回日本細胞生物学会大会
    • 発表場所
      タワーホール船堀【東京都】
    • 年月日
      2015-06-30 – 2015-07-02
  • [学会発表] 一次繊毛形成制御キナーゼNDR2はC末端GKLモチーフを解してペルオキシソームに局在化する2015

    • 著者名/発表者名
      阿部彰子、永井友朗、藤木幸夫、水野健作
    • 学会等名
      第67回日本細胞生物学会大会
    • 発表場所
      タワーホール船堀【東京都】
    • 年月日
      2015-06-30 – 2015-07-02
  • [学会発表] 精巣に高発現するペルオキシソーム局在型Miro1バリアントの機能2015

    • 著者名/発表者名
      外山隆介、小野立晃、下村紋子、奥本寛治、藤木幸夫
    • 学会等名
      第67回日本細胞生物学会大会
    • 発表場所
      タワーホール船堀【東京都】
    • 年月日
      2015-06-30 – 2015-07-02
  • [学会発表] エーテルリン脂質プラスマローゲン依存的なコレステロールの生合成制御2015

    • 著者名/発表者名
      本庄 雅則 、阿部 雄一 、藤木 幸夫
    • 学会等名
      第57回日本脂質生化学会
    • 発表場所
      一橋大学一橋講堂【東京都】
    • 年月日
      2015-06-28 – 2015-06-29
  • [学会発表] ペルオキシソーム分裂装置(POD machinery)の同定と微細構造の解析2015

    • 著者名/発表者名
      井元祐太、黒岩常祥、藤木幸夫
    • 学会等名
      H27年度日本生化学会九州支部例会
    • 発表場所
      九州大学箱崎キャンパス【福岡市】
    • 年月日
      2015-05-16 – 2015-05-17
  • [学会発表] Direct targeting of membrane proteins to mammalian peroxisomes2015

    • 著者名/発表者名
      Yuqiong Liu, Yuichi Yagita, and Yukio Fujiki
    • 学会等名
      H27年度日本生化学会九州支部例会
    • 発表場所
      九州大学箱崎キャンパス【福岡市】
    • 年月日
      2015-05-16 – 2015-05-17
  • [図書] 機能性食品と薬理栄養  Vol.9 【通巻53号】2016

    • 著者名/発表者名
      藤木幸夫、本庄雅則
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      インフォノーツパブリッシング
  • [図書] 小児科診療 第79巻増刊号:小児の症候群2016

    • 著者名/発表者名
      藤木幸夫
    • 総ページ数
      2
    • 出版者
      診断と治療社
  • [図書] Encyclopedia of Life Sciences, Protein Import into Peroxisomes: the principles and methods of studying (version 2.0)2015

    • 著者名/発表者名
      *Fujiki, Y., Okumoto, K., and Honsho, M.
    • 総ページ数
      Published online
    • 出版者
      John Wiley & Sons, Chichester, UK
  • [図書] 医学のあゆみ Vol.2542015

    • 著者名/発表者名
      藤木幸夫、奥本寛治、本庄雅則
    • 総ページ数
      5
    • 出版者
      医歯薬出版株式会社

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公開日: 2017-01-06  

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