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2018 年度 実績報告書

細胞や生体の恒常性維持に必要な生理的小胞体ストレス応答機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 17H01468
研究機関奈良先端科学技術大学院大学

研究代表者

河野 憲二  奈良先端科学技術大学院大学, 研究推進機構, 特任教授 (50142005)

研究分担者 都留 秋雄  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (80273861)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード小胞体ストレス / 糖尿病 / プロインスリン / 翻訳休止 / 特殊スプライシング
研究実績の概要

(1)膵島β細胞におけるIRE1及びATF6経路活性化の生理的役割
ATF6α単独のKOマウスは、野生型と比べて差は認められないが、そのマウスにIre1α(ΔR/ΔR)の形質を導入すると、生後8週齢ですでに顕著な糖尿病症状を示すことがわかった。この表現型はIre1α(ΔR/ΔR)マウスが示すよりもより顕著な症状であった。DKOマウスでは膵島が顕著に萎縮しており、膵島を単離して調べることは困難であった。そこで今までに作製したMIN6(Ire1αΔR/ΔR, Atf6α+/+)細胞に、ATF6αの特異的阻害剤CeapinA7を処理し、増殖と生存率、インスリン分泌などについて調べた。その結果、インスリン分泌においてはIre1α遺伝子が大きく関与しているが、さらにAtf6αのKOが加わると、細胞増殖・細胞周期に大きな影響がでて、インスリン分泌よりも細胞の生存にとって必須な因子が影響を受けている可能性が高いことが明らかとなった。
(2)翻訳ポージングと連動した新規SRP経路の解析と小胞体ストレス応答
小胞体ストレス応答に重要な役割を担うXBP1uタンパク質は、C末端側で翻訳ポージングを起こすことを明らかにした。リボソームプロファイリングによりMet(260)がPTCでポージングを起こしていることも明らかとなった。今年度は、XBP1uのC末側のアミノ酸とリボソームトンネル内の因子の相互作用が翻訳ポージングに大きな影響を起こすことを光架橋実験と変異遺伝子を用いることにより解析した。その結果、リボソームトンネル狭窄部位を形成するuL4タンパク質との相互作用がポージングに重要であること、さらに71番目のArgとXBp1uがダイレクトに相互作用しているという結果を得た。

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

(1)MIN6(Ire1αΔR/ΔR, Atf6α+/+)細胞にCeapinA7を処理をすると細胞の増殖と生存率が顕著に落ちることが判明した。MIN6(Ire1αfl/fl, Atf6α-/-)細胞にAd-Creを感染させIre1α遺伝子をKOした細胞を単離しようとしたが、選択して残ってくる細胞は、KOされていない細胞のみ増えてきた。これらの結果を総合して考えると、膵島β細胞では両遺伝子をKOすると細胞死を起こすか、細胞の増殖停止を起こすことが予想された。(2)今までの解析からリボソームトンネルの狭窄部位を形成するuL4のArg71がXBP1uと相互作用する可能性があったので、細胞にuL4(Arg71)のアミノ酸をLys, Trp, Ala, Gly, Gluに置換した変異型uL4を細胞に発現し、ポージングが変化するかどうを調べたところ、Lysのみポージングを起こし、その他のアミノ酸は全てポージング作用を失った。この結果は、XBP1uはリボソームのuL4と相互作用し、特に71番目のArgとの相互作用がポージングに重要であることが示唆している。

今後の研究の推進方策

本年度の結果から、膵島β細胞の増殖にとり、ATF6aとIRE1a遺伝子は非常に重要な役割をしている可能性が示唆され、またXBP1uのポージングにuL4(Arg71)が大きく関わっている可能性が示された。最終年度はこれらの結果をもっと明確に示すことを目指して研究を進める。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 6件、 招待講演 5件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Ludwig-Maximilians-Universitat Munchen(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Ludwig-Maximilians-Universitat Munchen
  • [雑誌論文] IRE1-XBP1 pathway regulates oxidative proinsulin folding in pancreatic β cells2018

    • 著者名/発表者名
      Tsuchiya Yuichi、Saito Michiko、Kadokura Hiroshi、Miyazaki Jun-ichi、Tashiro Fumi、Imagawa Yusuke、Iwawaki Takao、Kohno Kenji
    • 雑誌名

      The Journal of Cell Biology

      巻: 217 ページ: 1287~1301

    • DOI

      10.1083/jcb.201707143

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 4-Phenylbutyrate suppresses the unfolded protein response without restoring protein folding in Saccharomyces cerevisiae2018

    • 著者名/発表者名
      Mai Chi Thanh、Le Quynh Giang、Ishiwata-Kimata Yuki、Takagi Hiroshi、Kohno Kenji、Kimata Yukio
    • 雑誌名

      FEMS Yeast Research

      巻: 18 ページ: -

    • DOI

      10.1093/femsyr/foy016

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Identification of the physiological substrates of PDIp, a pancreas-specific protein-disulfide isomerase family member2018

    • 著者名/発表者名
      Fujimoto Takushi、Nakamura Orie、Saito Michiko、Tsuru Akio、Matsumoto Masaki、Kohno Kenji、Inaba Kenji、Kadokura Hiroshi
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 293 ページ: 18421~18433

    • DOI

      10.1074/jbc.RA118.003694

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 小胞体膜への蛋白質の標的化―蛋白質の個性に応じた輸送経路2018

    • 著者名/発表者名
      大古殿美加、河野憲二
    • 雑誌名

      医学のあゆみ

      巻: 267 ページ: 971-975

  • [雑誌論文] 小胞体ストレスセンサーIRE1αによるプロインスリンの酸化的折り畳みの制御機構2018

    • 著者名/発表者名
      土屋雄一、河野憲二
    • 雑誌名

      化学と生物

      巻: 57 ページ: 161-166

    • 査読あり
  • [学会発表] Conserved overlapping coding frame regulates two types of XBP1 functions.2018

    • 著者名/発表者名
      小池雅俊
    • 学会等名
      新学術若手ワークショップ
  • [学会発表] みなしごサブユニットに対する品質管理因子の発見2018

    • 著者名/発表者名
      柳谷耕太
    • 学会等名
      新学術若手ワークショップ
    • 招待講演
  • [学会発表] IRE1α-XBP1 pathway regulates oxidative proinsulin folding in pancreatic β cells.2018

    • 著者名/発表者名
      Tsuchiya Yuichi, Saito Michiko, Kadokura Hiroshi, Miyazaki Jun-ichi, Tashiro Fumi, Imagawa Yusuke, Iwawaki Takao, Kohno Kenji
    • 学会等名
      第70回日本細胞生物学会
  • [学会発表] Conserved overlapping coding frame regulates two types of XBP1 functions.2018

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Koike
    • 学会等名
      第70回日本細胞生物学会
  • [学会発表] The role and the mechanism of XBP1u-translational pausing in the ER stress signaling.2018

    • 著者名/発表者名
      Kenji Kohno
    • 学会等名
      International Symposium; Proteins: From the cradle to the grave
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Requirement of ER stress response for nematode expulsion through mature mucin production by IRE1β specific pathway.2018

    • 著者名/発表者名
      Akio Tsuru
    • 学会等名
      International Symposium; Proteins: From the cradle to the grave
    • 国際学会
  • [学会発表] XBP1 encodes SRP recognition motif and transactivation domain in a conserved dual-coding frame.2018

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Koike
    • 学会等名
      International Symposium; Proteins: From the cradle to the grave
    • 国際学会
  • [学会発表] IRE1α-XBP1 pathway regulates oxidative proinsulin folding in pancreatic β cells.2018

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Tsuchiya
    • 学会等名
      International Symposium; Proteins: From the cradle to the grave
    • 国際学会
  • [学会発表] XBP1u tranlational pausing requires the interaction between own nascent chain and ribosomal proteins.2018

    • 著者名/発表者名
      Miku Ohfurudono
    • 学会等名
      International Symposium; Proteins: From the cradle to the grave
    • 国際学会
  • [学会発表] The role and mechanism of XBP1u-translational pausing in the ER stress signaling.2018

    • 著者名/発表者名
      Kenji Kohno
    • 学会等名
      EMBO workshop: Endoplasmic Reticulum function and disease
    • 国際学会
  • [学会発表] XBP1u翻訳休止機構と小胞体ストレス下での役割2018

    • 著者名/発表者名
      Kenji Kohno
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 招待講演
  • [学会発表] Roles of listerin in protein translocation into the endoplasmic reticulum.2018

    • 著者名/発表者名
      Ashway Sogawa
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 招待講演
  • [学会発表] みなしご蛋白質に対する品質管理因子UBE2Oの発見2018

    • 著者名/発表者名
      Kota Yanagitani
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 招待講演
  • [図書] Stress response mechanisms in fungi-theoretical and practical aspects2019

    • 著者名/発表者名
      Kimata, Y., Nguyen, T.M.P., Kohno, K.
    • 総ページ数
      -
    • 出版者
      Springer
  • [備考] 河野特任研究プロジェクト

    • URL

      http://www.naist.jp/iri/kouno/

URL: 

公開日: 2019-12-27  

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