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2020 年度 実施状況報告書

マクロパイノサイトーシスに関連する新規エンドサイトーシス経路の分子基盤と機能解析

研究課題

研究課題/領域番号 18K06831
研究機関香川大学

研究代表者

荒木 伸一  香川大学, 医学部, 教授 (10202748)

研究分担者 江上 洋平  香川大学, 医学部, 講師 (80432780)
川合 克久  香川大学, 医学部, 助教 (80534510)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
キーワードエンドサイトーシス / 膜輸送 / Rabタンパク質 / マクロパイノサイトーシス / ライブセルイメージング / 光遺伝学
研究実績の概要

本研究は、マクロパイノサイトーシスから派生する Rab10 陽性管状構造についてその形態及び分子局在の特徴から新規エンドサイトーシス経路としてその存在を確立し、形成メカニズム、制御機構、機能的意義を明らかにしようとするものである。前年度の研究で、クラスI PI3キナーゼの下流にあるAkt(protein kinase B)を、MK-2206やAKT inhibitor Xで阻害した場合は、マクロパイゾームの形成は抑制されないが、Rab10陽性管状エンドゾーム形成は増加することが分かった。このことから通常のマクロパイノサイトーシスで必要であるPI3K-Aktシグナリングを阻害することで、Rab10陽性管状エンドゾーム経路へ切り替えられることが示唆される。Rab10およびその近縁のRab8、Rab35などの活性状態を制御する活性化因子(GEF)と不活性化因子(GAP)の関わりについて検討した。
Rab10 のGEFとして働く DENND4C及びGAPとして働くTBC1D4(AS160)の局在とRab10陽性管状構造には明らかな関係性は見いだせなかった。近縁の制御因子の中では、GRAF2(ARHGAP10)がRab10陽性のカップと管状構造に局在し、これら構造との関与が示唆された。
また、Rab10陽性カップ・管状構造との関連性が認められなかった他のDENNDファミリーの中で、DENND1B が細胞基底部の未知の構造物に局在することが確認された。このDENND1Bが局在する構造について細胞骨格系や他のマーカータンパク質の関係を調べ、ラメリポディア基底部に存在し細胞接着に関わる新規構造として論文発表した。

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

PA-Rac1の光制御による単一細胞内でのRab10陽性エンドサイトーシス誘導によってキャラクタリゼーションを行い、これを新規エンドサイトーシス経路として論文にまとめプレプリントの形で発表した。現在、海外ジャーナルへの投稿を行い、リバイス中である。
現在は、PI3K阻害下でのフォルボールエステルやマクロファージコロニー刺激因子(CSF-1)刺激によってRab10陽性エンドサイトーシス経路を誘導する方法で、管状構造形成の分子メカニズムやこの経路で輸送されるものを探索している。
これまでに報告のない新規エンドサイトーシス経路であり、制御のメカニズムや機能の全貌解明にはさらに時間を要するが、明らかにできた部分から論文として執筆、発表準備を進めており、研究の進捗としては概ね順調である。

今後の研究の推進方策

最終年度となるので、これまでのデータをまとめ論文作成、投稿を行う。論文としてまとめ上げるために追加実験を行い、補足データを収集する必要がある。Rab10陽性エンドサイトーシス経路の意義、機能に関して、この様式で輸送される物質の候補として、これまで様々な膜レセプターやそれらのリガンドの動きを観察してきたが、未だ解決には至っていないため、引き続き探索を行う予定である。
このRab10陽性エンドサイトーシス経路の電子顕微鏡解析も必要であるが、特異的にラベルできるトレーサーが見つかっていないため、蛍光顕微鏡電子顕微鏡相関観察による同定で取り組みたい。

次年度使用額が生じた理由

今年度は、新型コロナ感染症拡大のため、授業や学部教育運営への対応で、研究エフォートが低下し、実験時間の減少が余儀なくされた。その分、これまでのデータを見直し、論文執筆をおこなうための時間に費やし、新規の消耗品の購入は遅らせた。オープンアクセス論文掲載のためのAPCは来年度の支払いとなる予定である。参加予定していた学会がオンライン開催となり、旅費の執行もなくなった。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2020 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Rab35 Targeting to the Plasma Membrane Is Dependent on the C-terminal Polybasic Cluster2020

    • 著者名/発表者名
      Kawai Katsuhisa、Egami Youhei、Nishigaki Arata、Araki Nobukazu
    • 雑誌名

      ACTA HISTOCHEMICA ET CYTOCHEMICA

      巻: 53 ページ: 93~97

    • DOI

      10.1267/ahc.20-00006

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A novel DENND1B-localized structure found at the basal side of adherent cells2020

    • 著者名/発表者名
      Park Eugene Won、Kawai Katsuhisa、Egami Youhei、Araki Nobukazu
    • 雑誌名

      Histochemistry and Cell Biology

      巻: 155 ページ: 9~18

    • DOI

      10.1007/s00418-020-01935-0

    • 査読あり
  • [学会発表] Rac1とphosphoinositides に制御される新規エンドサイトーシス経路の解析2020

    • 著者名/発表者名
      川合克久、江上洋平、荒木伸一
    • 学会等名
      第125回日本解剖学会・全国学術総会
  • [学会発表] DENND1Bの細胞内局在パターンとDENND1Bが局在する「未知なるひも状構造」の解析2020

    • 著者名/発表者名
      朴世薫、川合克久、江上洋平、荒木伸一
    • 学会等名
      第125回日本解剖学会・全国学術総会
  • [備考] 医学部学生が細胞内の新規構造体を発見!

    • URL

      http://www.kms.ac.jp/articles/000/001/744/?fbclid=IwAR2n41qMAH_DeG190nFfbXhjiFqWpQzt3ksPiXofSI4a1hNCAJiEo9DmNXU

URL: 

公開日: 2021-12-27  

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