体内浸透圧環境の働く場と応答機構の解析によるosmo-physiologyの解明

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H02569
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 名黒 功 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 准教授 (80401222)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: Osmo-physiology / 浸透圧 / ASK3 / LLPS / NFAT5 / 細胞代謝

研究実績の概要

高浸透圧依存的な細胞体積収縮が細胞内でASK3の液液相分離（LLPS）を引き起こすことを見出し、このLLPSとその性状の制御がASK3の浸透圧応答に重要であることを明らかにした。この結果は、新たな細胞の浸透圧応答機構として論文にて発表した。ASK3プロモーター下流で蛍光タンパク質を発現するマウスによりASK3発現部位として発見した脈絡叢について、WTとASK3 KOマウス由来のサンプルに対してRNA-seqを行い、脈絡叢の機能として知られる、脳脊髄液産生、脳内免疫機構に関わる遺伝子の変化を確認した。またこれに基づき、多発性硬化症モデルであるEAEモデルにおけるASK3 KOマウスの表現型解析をスタートした。昨年度の結果から示唆されていたマクロファージでのASK3の発現も別の方法により確定させ、炎症性疾患とASK3の関与について、より踏み込んだ解析を進めた。
独自に見出したNFAT5の制御分子について、クロマチン免疫沈降法やレポーターアッセイを利用して、この分子がNFAT5制御遺伝子のプロモーター領域に高浸透圧依存的に結合することが、十分なNFAT5のリクルートに必要であることを明らかにした。また高浸透圧時にNFAT5依存的に発現誘導される遺伝子の約46%がこの制御分子による影響を受けることがわかり、実際にq-PCRによって複数の遺伝子発現が影響を受けることが確かめられた。浸透圧依存的なNFAT5活性変化の新たな制御メカニズムとして提唱できると考えられる。
浸透圧依存的な細胞代謝の変化については、脂質代謝と糖代謝に影響をあたえることを明らかにし、糖代謝の変化に重要なシグナル伝達分子を見出した。さらに、この代謝変化は高浸透圧環境で細胞が生存するために必要であることも明らかにした。
その他、他の研究機関に属する研究者と浸透圧に関する共同研究を行い、論文にて発表した。

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] Cells recognize osmotic stress through liquid-liquid phase separation lubricated with poly(ADP-ribose) (2021)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, K., Morishita, K., Zhou, X., Siizaki, S., Uchiyama, Y., Koike, M., Naguro, I., and Ichijo, H.
  • 雑誌名: Nat. Commun. 巻: 12 ページ: 1353
  • DOI: 10.1038/s41467-021-21614-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The mitochondrial Ca2+ uptake regulator, MICU1 is involved in cold stress-induced ferroptosis (2021)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, T., Ogawa, M., Kojima, K., Takayanagi, S., Ishihara, S., Hattori, K., Naguro, I., Ichijo, H.
  • 雑誌名: EMBO Rep. 巻: - ページ: e51532
  • DOI: 10.15252/embr.202051532
  • 査読あり
• [雑誌論文] ASK1 suppresses NK cell-mediated intravascular tumor cell clearance in lung metastasis (2021)
  • 著者名/発表者名: Fujimoto, M., Kamiyama, M., Fuse, K., Ryuno, H., Odawara, T., Furukawa, N., Yishimatsu, Y., Watabe, T., Prchal-Murphy, M., Sexl, V., Tahara, H., Hayakawa, Y., Sato, T., Takeda, K., Naguro, I., Ichijo, H.
  • 雑誌名: Cancer Sci. 巻: 112 ページ: 1633-1643
  • DOI: 10.1111/cas.14842
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] FGF21 induced by the ASK1-p38 pathway promotes mechanical cell competition by attracting cells (2021)
  • 著者名/発表者名: Ogawa, M., Kawarazaki, Y., Fujita, Y., Naguro, I. and Ichijo, H.
  • 雑誌名: Curr. Biol. 巻: 31 ページ: 1048-1057
  • DOI: 10.1016/j.cub.2020.11.052
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Molecular functions of ASK family in diseases caused by stress-induced inflammation and apoptosis (2021)
  • 著者名/発表者名: Kojima, K., Ichijo, H. Naguro, I.
  • 雑誌名: J. Biochem. 巻: 169 ページ: 395-407
  • DOI: 10.1093/jb/mvaa145
  • 査読あり
• [雑誌論文] Osmotic gradients induce stable dome morphogenesis on extracellular matrix (2020)
  • 著者名/発表者名: Ishida-Ishihara, S., Akiyama, M., Furusawa, K., Naguro, I., Ryuno, H., Sushida, T., Ishihara, S. and Haga, H.
  • 雑誌名: J. Cell Sci. 巻: 133 ページ: jcs243865
  • DOI: 10.1242/jcs.243865
  • 査読あり
• [学会発表] 浸透圧ストレスに誘導される細胞代謝の変化 (2021)
  • 著者名/発表者名: 名黒 功、生澤 孟志
  • 学会等名: 第5回メカノバイオロジー学会
• [学会発表] 細胞競合によるScribble欠損細胞の排除機構の解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 小川 基行、名黒 功、一條 秀憲
  • 学会等名: 第19回次世代を担う若手のためのファーマ・バイオフォーラム（薬学会）
• [学会発表] TRPM4は細胞内液滴の流動性制御を介してASK3不活性化に寄与する (2020)
  • 著者名/発表者名: 森下 和浩、渡邊 謙吾、名黒 功、一條 秀憲
  • 学会等名: 第19回次世代を担う若手のためのファーマ・バイオフォーラム（薬学会）
• [学会発表] 高浸透圧環境におけるストレス応答および 免疫応答に対する新規NFAT5制御分子HES1の機能解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 立野 浩輝、名黒 功、一條 秀憲
  • 学会等名: 第93回日本生化学会大会
• [学会発表] 高浸透圧ストレスにより起きる 代謝リプログラミングとその生理的意義 (2020)
  • 著者名/発表者名: 生澤 孟志、名黒 功、池田 和貴、有田 誠、一條 秀憲
  • 学会等名: 第93回日本生化学会大会
• [学会発表] Signaling mechanisms and physiological roles of osmotic stress response (2020)
  • 著者名/発表者名: Isao Naguro, Hidenori Ichijo
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] Scribble欠損細胞から分泌されるFGF21は細胞競合を誘導する (2020)
  • 著者名/発表者名: 小川 基行、名黒 功、一條 秀憲
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [備考] 東京大学大学院薬学系研究科 細胞情報学教室
  • URL: http://www.f.u-tokyo.ac.jp/~toxicol/index.html