オートファジー流と軸索再生を負に制御するチロシンフォスファターゼ下流因子の解明

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16K19049
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 坂元 一真 名古屋大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (60612801)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: オートファジー / コンドロイチン硫酸 / PTPRσ / リン酸化・脱リン酸化 / 軸索再生

研究実績の概要

研究代表者は、中枢神経損傷後の変性軸索構造、いわゆるDystrophic endballについて、細胞外マトリックス分子であるコンドロイチン硫酸と、神経細胞表面受容体PTPRσの相互作用が、軸索先端部でオートファゴソームとライソゾームの融合を阻害することが形成基盤であることを明らかにしてきた。この過程は、受容体型チロシンフォスファターゼであるPTPRσの酵素活性に依存していることはこれまでの研究で明らかしていたものの、具体的な基質分子の同定までは至っていなかった。
そこで本課題では、PTPRσの直接の基質分子であり、Dystrophic endballの形成に関わる分子の同定を行い、Cortactinを同定した。チロシンリン酸化されたCortactinは、リソソームに局在し、アクチンを安定化させることでオートファゴソームとの融合を促進する。本研究課題においてはまず、PTPRσ活性ドメインがCortactinのチロシン421残基のリン酸化を特異的に脱リン酸化させることを明らかにした。またPTPRσを発現させることにより、細胞内のCortactin脱リン酸化が観察され、これはコンドロイチン硫酸処理で増強した。さらに培養初代神経細胞を用いた実験から、コンドロイチン硫酸上で形成されたDystrophic endballにおいては、正常成長円錐と比べCortactinのリン酸化が著しく減弱していることを明らかにした。神経細胞でCortactinをノックダウンすると、軸索伸長が著しく阻害され、成長円錐は内部にオートファゴソームを異常蓄積した腫大構造へと変性した。すなわちDystrophic endball様への構造が誘導できた。
以上のことから、CortactinはPTPRσの直接の基質分子であり、Dystrophic endballの形成を担う分子であることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] 神経軸索におけるオートファジーとその破綻 (2018)
  • 著者名/発表者名: 坂元 一真、門松 健治
  • 雑誌名: 生化学 巻: 90 ページ: 27-34
  • DOI: 10.14952/SEIKAGAKU.2018.900027
• [雑誌論文] Dissecting the interaction between tissue inhibitor of metalloproteinases-3 (TIMP-3) and low density lipoprotein receptor-related protein-1 (LRP-1): Development of a "TRAP" to increase levels of TIMP-3 in the tissue. (2017)
  • 著者名/発表者名: Scilabra SD, Yamamoto K, Pigoni M, Sakamoto K, Muller SA, Papadopoulou A, Lichtenthaler SF, Troeberg L, Nagase H, Kadomatsu K.
  • 雑誌名: Matrix Biol. 巻: 59 ページ: 69-79
  • DOI: 10.1016/j.matbio.2016.07.004.
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Mechanisms of axon regeneration: The significance of proteoglycans. (2017)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto K, Kadomatsu K.
  • 雑誌名: Biochim Biophys Acta. 巻: 1861 ページ: 2435-2441
  • DOI: 10.1016/j.bbagen.2017.06.005.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Midkine Promotes Atherosclerotic Plaque Formation Through Its Pro-Inflammatory, Angiogenic and Anti-Apoptotic Functions in Apolipoprotein E-Knockout Mice. (2017)
  • 著者名/発表者名: Takemoto Y, Horiba M, Harada M, Sakamoto K, Takeshita K, Murohara T, Kadomatsu K, Kamiya K.
  • 雑誌名: Circ J. 巻: 82 ページ: 19-27
  • DOI: 10.1253/circj.CJ-17-0043.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neurocan, an extracellular chondroitin sulfate proteoglycan, stimulates neuroblastoma cells to promote malignant phenotypes. (2017)
  • 著者名/発表者名: Su Z, Kishida S, Tsubota S, Sakamoto K, Cao D, Kiyonari S, Ohira M, Kamijo T, Narita A, Xu Y, Takahashi Y, Kadomatsu K.
  • 雑誌名: Oncotarget 巻: 8 ページ: 106296-106310
  • DOI: 10.18632/oncotarget.22435.
  • 査読あり
• [雑誌論文] グリコサミノグリカンと疾病 (2017)
  • 著者名/発表者名: 尾﨑 智也、坂元 一真、内村 健治、門松 健治
  • 雑誌名: 生化学 巻: 89 ページ: 689-698
  • DOI: 10.14952/SEIKAGAKU.2017.890689
• [学会発表] Dystrophic endball形成の細胞生物学的基盤 (2018)
  • 著者名/発表者名: 坂元一真 門松健治
  • 学会等名: 第123回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] Probability of glycan sulfation patterns determines axonal fate after injury (2017)
  • 著者名/発表者名: Kazuma Sakamoto Ozaki Tomoya Yuanhao Gong Jun-ichi Tamura Hung Shang-Cheng Kenji Kadomatsu
  • 学会等名: 第40回神経科学会大会