血管新生におけるCUL3システムネットワークの解明

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H04698
• 研究機関: 愛媛大学
• 研究代表者: 東山 繁樹 愛媛大学, プロテオサイエンスセンター, 教授 (60202272)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 血管新生 / 血管内皮細胞 / ユビキチンリガーゼ / cullin3 / KCTD10 / RhoB / Rnd2

研究実績の概要

血管新生は、組織損傷時の修復過程や固形腫瘍増殖、さらには臓器再生に必須であり、その制御は血管内皮細胞の増殖促進と抑制のバランス制御で成立している。申請者らは、これまでに血管新生のバランスを制御する分子を探索し、その中心的役割を担うと考えられる分子機構として、CUL3型ユビキチンリガーゼ複合体を見出した。昨年度までに同定した血管新生を制御する4種のCUL3パートナーBTBP（基質受容体）とその基質候補分子から、平成30年度ではCUL3-KCTD10軸の候補基質の評価、ならびにそれらの機能解析を進めた。培養血管内皮細胞でのCUL3及びKCTD10ノックダウンにより出現する２つの表現系（血管内皮細胞間のバリアー不安定化と細胞伸展抑制）と、基質候補分子の強制発現によって同一の表現系を示す基質候補分子として２つの GTP-結合タンパク質、RhoBとRnd2を同定した。ちなみにRhoBの強制発現は内皮細胞間のバリアーを不安定化し、Rnd2の強制発現は血管内皮細胞の伸展を抑制した。さらにCUL3-KCTD10によるRhoBのユビキチン化を解析した結果、RhoBタンパク質のLys161及びLys181を K63ポリユビキチン化することでライソゾームでの分解を誘導することを明らかにした。また、このRhoBの分解誘導は血管のバリアー形成において極めて重要であることを明らかにした。一方、Rnd2は血管内皮細胞のcortical actinの形成を誘導し、細胞のラウンド化を誘導するが、CUL3-KCTD10によるRnd2の負の制御は血管新生時における血管内皮細胞の進展とネットワーク形成に必須であることを明らかにした。現在、さらにCUL3-KCTD10によるRnd2のポリユビキチン化と分解、機能制御の分子機構に関して詳細な解析を進めているところである。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Sanquin Research, Amsterdam/Vrije Universiteit University(オランダ)
  • 国名: オランダ
  • 外国機関名: Sanquin Research, Amsterdam/Vrije Universiteit University
• [雑誌論文] SNX9 determines the surface levels of integrin β1 in vascular endothelial cells: Implication in poor prognosis of human colorectal cancers overexpressing SNX9. (2019)
  • 著者名/発表者名: Tanigawa K, Maekawa M, Kiyoi T, Nakayama J, Kitazawa R, Kitazawa S, Semba K, Taguchi T, Akita S, Yoshida M, Ishimaru K, Watanabe Y, Higashiyama S.
  • 雑誌名: J Cell Physiol. 巻: in press ページ: in press
  • DOI: 10.1002/jcp.28346.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cullin-3/KCTD10 E3 complex is essential for Rac1 activation through RhoB degradation in human epidermal growth factor receptor 2-positive breast cancer cells. (2019)
  • 著者名/発表者名: Murakami A, Maekawa M, Kawai K, Nakayama J, Araki N, Semba K, Taguchi T, Kamei Y, Takada Y, Higashiyama S.
  • 雑誌名: Cancer Sci. 巻: 110 ページ: 650-661
  • DOI: 10.1111/cas.13899.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Biochemical and histological evidence of deteriorated bioprosthetic valve leaflets: the accumulation of fibrinogen and plasminogen. (2018)
  • 著者名/発表者名: Sakaue T, Nakaoka H, Shikata F, Aono J, Kurata M, Uetani T, Hamaguchi M, Kojima A, Uchita S, Yasugi T, Higashi H, Suzuki J, Ikeda S, Higaki J, Higashiyama S, Izutani H.
  • 雑誌名: Biol Open. 巻: 7 ページ: bio034009
  • DOI: 10.1242/bio.034009.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cullin 3 regulates ADAMs-mediated ectodomain shedding of amphiregulin. Nakayama H, Sakaue T, Maekawa M, Fujisaki A, Higashiyama S. (2018)
  • 著者名/発表者名: Nakayama H, Sakaue T, Maekawa M, Fujisaki A, Higashiyama S.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 巻: 499 ページ: 17-23.
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2018.03.097.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 血管内皮細胞運動を制御する新規CUL3複合体の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 坂上倫久、藤崎亜耶子、前川大志、高橋宏隆、澤崎達也、泉谷裕則、東山繁樹
  • 学会等名: 第59回 日本生化学会 中国・四国支部例会
• [学会発表] 血管新生を制御するCUL3ユビキチンE3複合体依存的な細胞内膜輸送 (2018)
  • 著者名/発表者名: 前川大志，谷川和史，坂上倫久，渡部祐司、田口友彦，東山繁樹
  • 学会等名: 第59回 日本生化学会 中国・四国支部例会
• [学会発表] CUL3複合体を標的とした新規血管新生阻害化合物の探索 (2018)
  • 著者名/発表者名: 坂上倫久、藤崎亜耶子、竹田浩之、前川大志、高橋宏隆 、澤崎達也 、 泉谷裕則 、東山繁樹
  • 学会等名: 第23回日本病態プロテアーゼ学会学術集会
• [学会発表] CUL3型ユビキチンリガーゼ複合体による血管新生制御機構 (2018)
  • 著者名/発表者名: 坂上倫久、前川大志、藤崎亜耶子、高橋宏隆、竹田浩之、中山寛尚、澤崎達也、泉谷裕則、東山繁樹
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Cullin-3-based E3 ubiquitin ligases as novel modulators of VEGF signal transduction (2018)
  • 著者名/発表者名: Tomohisa Sakaue, Ayako Fujisaki, Masashi Maekawa, Hironori Izutani Shigeki Higashiyama
  • 学会等名: The 16th Korea-Japan Joint Symposium on Vascular Biology（K-J meeting）
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] CUL3-based E3 ubiquitin ligase complex is essential for vascular endothelial cell motility (2018)
  • 著者名/発表者名: 14.Tomohisa Sakaue、Ayako Fujisaki、Masashi Maekawa、Hirotaka Takahashi、Tatsuya Sawasaki、Hironori Izutani、Shigeki Higashiyama
  • 学会等名: 20th International Vascular Biology Meeting
  • 国際学会
• [備考] Ehime University Proteo-Science Center
  • URL: https://www.m.ehime-u.ac.jp/school/biochem2/