３細胞結合領域の細胞間隙バリアの分子機構と生理的意義の解明

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H02440
• 研究機関: 生理学研究所
• 研究代表者: 古瀬 幹夫 生理学研究所, 生体機能調節研究領域, 教授 (90281089)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: タイトジャンクション / 3細胞結合 / アンギュリン / トリセルリン / クローディン / 上皮バリア機能

研究実績の概要

すでに作製していたトリセルラータイトジャンクション（tTJ)の膜タンパク質であるアンギュリン1を欠失するMDCKII細胞（アンギュリン1KO細胞）について、tTJ形成の観点からさらに解析を進めた。アンギュリン1KO細胞のtTJを凍結割断レプリカ法で観察したところ、tTJの特徴的な構造であるcentral sealing elementが分離する異常な形態が観察され、すでに超薄切片法で可視化していた3細胞結合部位における細胞間隙のギャップと一致することがわかった。MDCKII細胞に発現するクローディンのサブタイプ5種を欠失させることによりタイトジャンクションを失った細胞においても3細胞結合部位における細胞膜が密着しており、この細胞においてさらにアンギュリン1を欠失させると3細胞結合部位の細胞間隙にギャップが形成され、分子量150kDのトレーサーに対する細胞シートのバリア機能が低下した。一方、トリセルリンを欠失させたMDCKII細胞では、超薄切片法において3細胞結合部位の細胞膜は密着しており、上皮バリア機能にも目立った異常は見られなかった。また、トリセルリンKO細胞を凍結割断法で観察すると、central sealing elementは存在するものの、親株のMDCKII細胞ではcentral sealing elementに結合する多数の短いタイトジャンクション構造がほとんと全く見られなかった。以上の結果から、アンギュリン1は、クローディンやトリセルリンに依存せず3細胞結合部位における3枚の細胞膜を密着させる活性を持ち、tTJ形成において中心的な役割を担うことが明らかになった。

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Recent advances in understanding tight junctions (2021)
  • 著者名/発表者名: Furuse Mikio、Takai Yoshimi
  • 雑誌名: Faculty Reviews 巻: 10 ページ: 18
  • DOI: 10.12703/r/10-18
  • 査読あり
• [雑誌論文] The novel membrane protein Hoka regulates septate junction organization and stem cell homeostasis in the Drosophila gut (2021)
  • 著者名/発表者名: Izumi Yasushi、Furuse Kyoko、Furuse Mikio
  • 雑誌名: Journal of Cell Science 巻: 134 ページ: 257022
  • DOI: 10.1242/jcs.257022
  • 査読あり
• [雑誌論文] The septate junction protein Tetraspanin 2A is critical to the structure and function of Malpighian tubules in Drosophila melanogaster (2020)
  • 著者名/発表者名: Beyenbach Klaus W.、Sch?ne Frederike、Breitsprecher Leonhard F.、Tiburcy Felix、Furuse Mikio、Izumi Yasushi、Meyer Heiko、Jonusaite Sima、Rodan Aylin R.、Paululat Achim
  • 雑誌名: American Journal of Physiology-Cell Physiology 巻: 318 ページ: C1107～C1122
  • DOI: 10.1152/ajpcell.00061.2020
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Angulin-2/ILDR1, a tricellular tight junction protein, does not affect water transport in the mouse large intestine (2020)
  • 著者名/発表者名: Hempstock Wendy、Sugioka Shiori、Ishizuka Noriko、Sugawara Taichi、Furuse Mikio、Hayashi Hisayoshi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 ページ: 10374
  • DOI: 10.1038/s41598-020-67319-5
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Physiological functions of junctional adhesion molecules (JAMs) in tight junctions (2020)
  • 著者名/発表者名: Hartmann Christian、Schwietzer Ysabel Alessa、Otani Tetsuhisa、Furuse Mikio、Ebnet Klaus
  • 雑誌名: Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes 巻: 1862 ページ: 183299～183299
  • DOI: 10.1016/j.bbamem.2020.183299
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Tight Junction Structure and Function Revisited (2020)
  • 著者名/発表者名: Otani Tetsuhisa、Furuse Mikio
  • 雑誌名: Trends in Cell Biology 巻: 30 ページ: 805～817
  • DOI: 10.1016/j.tcb.2020.08.004
  • 査読あり
• [学会発表] 高分子に対する透過性バリアの形成機構 (2020)
  • 著者名/発表者名: 大谷哲久, Phuong Nguyen Thanh, 菅原太一, 古瀬幹夫
  • 学会等名: 第72回日本細胞生物学会大会
• [学会発表] Angulin-1 regulates the plasme membrane sealing and epithelial barrier function at tricellular contacts independent of tricellulin and claudins (2020)
  • 著者名/発表者名: 菅原太一, 古瀬京子, 古瀬幹夫
  • 学会等名: 第72回日本細胞生物学会大会
• [学会発表] アンギュリンはトリセルリンに依存せず3細胞結合の細胞膜密着構造を形成する (2020)
  • 著者名/発表者名: 菅原太一, 古瀬京子, 大谷哲久, 若山友彦, 古瀬幹夫
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 上皮のトリセルラーコンタクトにおけるバリア形成機構 (2020)
  • 著者名/発表者名: 菅原太一, 古瀬京子, 大谷哲久, 若山友彦, 古瀬幹夫
  • 学会等名: 第52回臨床分子形態学会総会・学術集会
• [学会発表] 上皮細胞の隙間をシールする分子機構 (2020)
  • 著者名/発表者名: 古瀬幹夫
  • 学会等名: 第30回日本耳科学会総会・学術講演会
  • 招待講演
• [備考] 生理学研究所細胞構造研究部門
  • URL: http://www.nips.ac.jp/dcs/