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2019 年度 実績報告書

GPIアンカー側鎖とフリーGPIの生理的・病理的意義の解明

研究課題

研究課題/領域番号 16H04753
研究機関大阪大学

研究代表者

木下 タロウ  大阪大学, 微生物病研究所, 寄附研究部門教授 (10153165)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2021-03-31
キーワード糖脂質
研究実績の概要

グリコシルホスファチジルイノシトール(GPI)が多くのタンパク質の膜アンカーとして機能している。またフリーGPIとして膜に存在する分子も一部存在する。GPIアンカー側鎖とフリーGPIに関して、今年度は以下の成果を得た。
(1)GPI側鎖の生合成機構の解明
GPI側鎖のシアル酸に関しては、その結合形式もシアル酸転移酵素も不明であった。本年度、北大小林篤史博士、島津製作所西風隆司博士らとの共同研究を行い、プリオンタンパク質を用いて解析した結果、シアル酸がすべてα2-3結合していることを見出した。
(2)GPI側鎖を指標としたフリーGPIの動態と病理的意義の解明
GPIトランスアミダーゼ欠損細胞ではN-アセチルガラクトサミン側鎖を持つフリーGPIが細胞表面に発現することを前年度に明らかにし、そのレベルをGPI生合成量の指標にすることにより、GPI生合成を制御するメカニズムにアプローチし得ること見出した。本年度実施した結果、小胞体関連分解系がGPI生合成の抑制に関わっていること、小胞体関連分解系を破壊するとGPI生合成が大きく上昇することを見出した。この結果は、GPI生合成を正に制御するメカニズムの存在を示している。PIGT遺伝子変異による発作性夜間ヘモグロビン尿症(PIGT-PNH)の異常細胞では、N-アセチルガラクトサミン側鎖を持つフリーGPIが細胞表面に発現していること、異常細胞ではインフラマソームが容易に活性化されること、血中IL18が高値であることを見出した。培養細胞モデルを作製し検討した結果、PIGT-KO細胞では、補体レクチン経路の活性化が進行しC4とC3の断片や膜侵襲複合体が高レベル結合し、それに応じてIL1βが放出されることを見出した。これらは、フリーGPIの蓄積を起こすPIGT-PNHにおいて、自己炎症が補体とインフラマソームの過剰な活性化によっていることを示している。

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

計画していた各項目が進展したことに加え、GPI生合成を正に制御するメカニズムの存在を示し得た。

今後の研究の推進方策

各項目を進展させるとともに、GPI生合成を正に制御するメカニズムの実態を解明する。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 4件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 4件、 招待講演 5件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Cross-talks of glycosylphosphatidylinositol biosynthesis with glycosphingolipid biosynthesis and ER-associated degradation2020

    • 著者名/発表者名
      Wang Yicheng、Maeda Yusuke、Liu Yi-Shi、Takada Yoko、Ninomiya Akinori、Hirata Tetsuya、Fujita Morihisa、Murakami Yoshiko、Kinoshita Taroh
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 11 ページ: 860

    • DOI

      10.1038/s41467-020-14678-2

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Complement and inflammasome overactivation mediates paroxysmal nocturnal hemoglobinuria with autoinflammation2019

    • 著者名/発表者名
      Hochsmann B、Murakami Y、Osato M、Knaus A、Kawamoto M、Inoue N、Hirata T、Murata S、Anliker M、Eggermann T、Jager M、Floettmann R、Hollein A、Murase S、Ueda Y、Nishimura J-i、Kanakura Yuzuru、Kohara Nobuo、Schrezenmeier Hubert、Krawitz Peter M.、Kinoshita Taroh
    • 雑誌名

      Journal of Clinical Investigation

      巻: 129 ページ: 5123~5136

    • DOI

      10.1172/JCI123501

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Mutations in PIGB Cause an Inherited GPI Biosynthesis Defect with an Axonal Neuropathy and Metabolic Abnormality in Severe Cases2019

    • 著者名/発表者名
      Murakami Y、Nguyen TTM、Baratang N、Raju PK.、Knaus A、Ellard S、Altmuller J、、Verma I C.、Maier EM.、Haack TB.、Israni A、Baptista J、Gunning A、Rosenfeld JA.、Liu P、Miyatake S、Matsumoto N、Krawitz PM.、Rossignol E、Kinoshita T、Campeau PM, et al.
    • 雑誌名

      The American Journal of Human Genetics

      巻: 105 ページ: 384~394

    • DOI

      10.1016/j.ajhg.2019.05.019

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Mutations in PIGU Impair the Function of the GPI Transamidase Complex, Causing Severe Intellectual Disability, Epilepsy, and Brain Anomalies2019

    • 著者名/発表者名
      Knaus Alexej、Kort?m Fanny、Kleefstra Tjitske、Stray-Pedersen Asbj?rg、?uki? Dejan、Murakami Yoshiko、Gerstner Thorsten、van Bokhoven Hans、Iqbal Zafar、Horn Denise、Kinoshita Taroh、Hempel Maja、Krawitz Peter M.
    • 雑誌名

      The American Journal of Human Genetics

      巻: 105 ページ: 395~402

    • DOI

      10.1016/j.ajhg.2019.06.009

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Glycosylphosphatidylinositol: glycan and phospholipid in one molecule2020

    • 著者名/発表者名
      Taroh Kinoshita
    • 学会等名
      RIKEN International Symposium on Glyco-lipidologue
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Basic science and potential treatment of GPI disorders2020

    • 著者名/発表者名
      Taroh Kinoshita
    • 学会等名
      SBP Medical Discovery Institute Rare Disease Day Symposium
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Side-chain modification of mammalian GPI-anchors2019

    • 著者名/発表者名
      Taroh Kinoshita
    • 学会等名
      Gordon Research Conference on Carbohydrates
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Regulation of glycosylphosphatidylinositol biosynthesis2019

    • 著者名/発表者名
      Taroh Kinoshita
    • 学会等名
      International Symposium on Glycoconjugates (Glyco 25)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Quantity control of GPI biosynthesis2019

    • 著者名/発表者名
      Taroh Kinoshita
    • 学会等名
      42nd Annual Meeting of The Molecular Biology Society of Japan
    • 招待講演
  • [備考] 大阪大学微生物病研究所・籔本難病解明寄附研究部門

    • URL

      http://yabumoto.biken.osaka-u.ac.jp

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公開日: 2021-01-27  

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