プロトンポンプが関与するオルガネラ輸送の原理の解明

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18K06661
• 研究機関: 岩手医科大学
• 研究代表者: 中西 真弓 岩手医科大学, 薬学部, 教授 (20270506)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 液胞型プロトンポンプ / オルガネラ輸送 / 骨吸収 / 分泌リソソーム / V-ATPase / Rab7 / 破骨細胞 / 酸性化

研究実績の概要

骨を吸収する破骨細胞における分泌リソソームの分子機構の解析を進めている。これまでに、分泌リソソームに局在するV（液胞型）-ATPaseのa3イソフォームが、分泌リソソームの細胞膜への輸送に必須であること、リソソーム輸送因子であるGDP型（不活性型）Rab7を細胞質から分泌リソソームへリクルートすること、さらに、Rab7のGEF（GTP/GDP交換因子）として知られるMon1/Ccz1と結合できることなどを示した。
今年度は、a3、Mon1、Ccz1、それぞれについて、結合する最小ドメインを同定した。この情報をもとに構造解析を進めたいと考えている。
また、a1、a2、a3イソフォームの機能的相補性を検討した。a3KO破骨細胞にa1あるいはa2を強制発現させて、各イソフォームの局在とリソソームの細胞内輸送、骨吸収活性をみたところ、a1とa2は、本来局在しているオルガネラの他に、分泌リソソームにわずかに局在し、細胞膜への輸送を引き起こした。また弱い骨吸収活性を示すことがわかった。さらに、a3より弱いものの、a1とa2もRab7と結合できることを示した。以上の結果から、a3以外のイソフォームでも、通常より強く発現させれば、a3の機能を一部代替できることがわかった。
さらに、オルガネラ輸送におけるaサブユニット イソフォームの役割をより包括的に理解するために、各イソフォームと小胞輸送因子の結合について網羅的に解析した。その結果、a2イソフォームは、GDP型のRab27と強く結合することを見出した。Rab27は、インスリン顆粒の細胞内輸送において重要であることが知られている。今後は、インスリン顆粒の輸送におけるa2イソフォームの役割についても解析を進める。

研究成果

• [雑誌論文] Functional complementation of V-ATPase a subunit isoforms in osteoclasts (2020)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto Naomi、Sekiya Mizuki、Fujimoto Yasuyuki、Haga Satoshi、Sun-Wada Ge-Hong、Wada Yoh、Nakanishi-Matsui Mayumi
  • 雑誌名: The Journal of Biochemistry 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1093/jb/mvaa118
  • 査読あり
• [雑誌論文] V-ATPase a3 isoform mutations identified in osteopetrosis patients abolish its expression and disrupt osteoclast function (2020)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto Naomi、Matsukawa Reina、Takahashi Shohei、Kudo Koshi、Sun-Wada Ge-Hong、Wada Yoh、Nakanishi-Matsui Mayumi
  • 雑誌名: Experimental Cell Research 巻: 389 ページ: 111901～111901
  • DOI: 10.1016/j.yexcr.2020.111901
  • 査読あり
• [雑誌論文] 分泌リソソームの細胞内輸送における液胞型ATPaseの役割 (2020)
  • 著者名/発表者名: 松元奈緒美、中西真弓
  • 雑誌名: 生化学 巻: 92 ページ: 226-230
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and Biological Evaluation of New Curcumin Analogs Inhibiting Osteoclastogenesis (2020)
  • 著者名/発表者名: Kawano Tomikazu、Sugawara Aoi、Ohashi Toshika、Ogawa Satoshi、Matsumoto Naomi、Nakanishi-Matsui Mayumi、Tamura Satoru
  • 雑誌名: HETEROCYCLES 巻: 100 ページ: 1233～1233
  • DOI: 10.3987/com-20-14282
  • 査読あり
• [学会発表] 大理石病患者由来V-ATPase a3アイソフォーム変異が破骨細胞の機能に与える影響 (2020)
  • 著者名/発表者名: 松元奈緒美、松川令奈、髙橋翔平、工藤昂士、和田（孫）戈虹、和田洋、中西（松井）真弓
  • 学会等名: 日本生化学会東北支部第86例会
• [学会発表] 成熟期エナメル芽細胞におけるプロトンポンプの新規機能 (2020)
  • 著者名/発表者名: 大津圭史、池崎晶二郎、後藤（松元）奈緒美，中西(松井)真弓，和田洋、孫-和田戈虹,原田英光
  • 学会等名: 第62回歯科基礎医学会
• [学会発表] エナメル芽細胞におけるプロトンポンプはナノエンジンとして分泌小胞の輸送を担っているか？ (2020)
  • 著者名/発表者名: 原田英光、池崎晶二郎、後藤（松元）奈緒美，中西(松井)真弓，和田洋、孫-和田戈虹、大津圭史
  • 学会等名: 第15回ナノ・バイオメディカル学会
• [学会発表] インスリン分泌小胞の輸送における V-ATPase a2 イソフォームの機能 (2020)
  • 著者名/発表者名: 關谷瑞樹、松元奈緒美、矢野志緒、河野喜久子、中西（松井）真弓
  • 学会等名: 第93回日本生化学会大会
• [備考] 岩手医科大学薬学部機能生化学分野
  • URL: https://www.imu-pharm.jp/division/biochemistry/