LAMP-2のアセンブリ制御を利用した塗布式口腔ケアによる癌治療患者のQOL改善

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17K12005
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 横山 三紀 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 准教授 (70191533)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: LAMP2 / シャペロン依存性オートファジー / 非天然アミノ酸

研究実績の概要

がん治療時の口腔組織の生体防御機能の維持は治療の成否を決める重要な問題である。生体防御の最終段階では加水分解酵素を含むリソソームとファゴソームやオートファゴソームとの融合が細菌やウイルスの除去に中心的な役割を果たす。
リソソーム膜の主要な膜タンパク質であるLysosome-associated membrane protein 2 (LAMP2)はリソソームによる細胞内での分解反応に重要な役割を果たす、タンパク質自身の構造は十分には解明されてこなかった。LAMP-2の大部分はリソソームの内側に存在し、beta-プリズムフォールドとよばれるもつユニークな三角柱が二つ連結している。LAMP-2の片方のドメインを除くと、シャペロン依存性オートファジーの機能が顕著に低下し、またリソソームの成熟過程も影響を受けた。次に拡張遺伝暗号を用いた非天然アミノ酸の導入技術を利用して、細胞内で膜上に発現している状態のLAMP-2分子同士の相互作用を調べた。三角柱のドメインの上面と底面をそれぞれA面、B面とすると、LAMP-2分子はA面同士を向かい合わせていた。一方、片方のドメインを除くとA面でもB面でも相互作用できるようになった。LAMP-2の片方のドメインを除くとA面でもB面でも相互作用できるためにLAMP-2分子同士の相互作用は強まるが、その状態で機能は低下していた。そこで、三角柱ドメインのA面同士を向かい合わせている構造はLAMP-2の機能に重要であると考えられた。本研究の意義はLAMP-2が一定の様式で複合体を形成し、それには二つのドメインの存在が必須であることを初めて明らかにした点にある (Autophagy, 印刷中)。この知見は口腔内におけるLAMP-2の構造を安定化することで細菌排除の効率を高める新たな予防的医療法の開発に役立つことが期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Direct homophilic interaction of LAMP2A with the two-domain architecture revealed by site-directed photo-crosslinks and steric hindrances in mammalian cells (2021)
  • 著者名/発表者名: Kazue Terasawa, Yuji Kato, Yuta Ikami, Kensaku Sakamoto, Kazumasa Ohtake, Seisuke Kusano, Yuri Tomabechi, Mutsuko Kukimoto-Niino, Mikako Shirouzu, Jun-Lin Guan, 8Toshihide Kobayashi, Takanori Iwata, Tetsuro Watabe, Shigeyuki Yokoyama, and Miki Hara-Yokoyama
  • 雑誌名: Autophagy 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1080/15548627.2021.1911017
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [備考] リソソームによる細胞内分解を制御する分子装置のユニークな組み立てを解明
  • URL: https://www.tmd.ac.jp/files/topics/54726_ext_04_1.pdf