繊毛内における蛋白質の輸送を制御する分子メカニズムの解明

2021 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 20K07326
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 茶屋 太郎 大阪大学, 蛋白質研究所, 准教授 (50747087)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 繊毛 / リン酸化 / タンパク質輸送 / キナーゼ / 繊毛病 / 網膜 / ゲノム編集 / マウス

研究実績の概要

繊毛病の病態メカニズムを明らかにするために、繊毛病原因キナーゼIck、Makと相互作用する分子のスクリーニングを行い、繊毛病原因遺伝子として知られるSdccag8を候補因子として同定した。免疫沈降法によって、IckとMakはSdccag8のC末端領域 (Sdccag8-C)と相互作用することが明らかとなった。ヒトSDCCAG8のC末端領域を欠損させると考えられる変異が、網膜や腎臓の変性といった様々な器官の異常と関連することが報告されている。これらの結果と知見に基づいてSdccag8のC末端領域に着目し、培養細胞を用いた実験により、Sdccag8-CがSdccag8の基底小体への局在と繊毛形成に必要であることを明らかにした。さらに、in vivoにおけるSdccag8-Cの役割を明らかにするために、ゲノム編集を用いてSdccag8-Cが欠失するように終止コドンをノックインしたSdccag8部分欠失 (Sdccag8ΔC/ΔC)マウスを作製した。Sdccag8ΔC/ΔCマウスを解析したところ、Sdccag8ΔC/ΔCマウスは、口蓋裂、多指、網膜や腎臓の変性、精子形成異常といった繊毛病様の表現型を示し、それらの表現型はIck欠損マウスやMak欠損マウスの表現型と一部類似していた。以上の結果から、Sdccag8-CはSdccag8の基底小体への局在と繊毛形成に必要であること、Sdccag8はIck、Makと機能的に相互作用していることが示唆された。本研究により、繊毛病原因タンパク質の相互作用ネットワークと繊毛病の病態メカニズムの一端が解明されたと考えられる。

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

IckやMakと相互作用する因子を見出し、その機能を細胞や個体レベルで解析し、論文発表することができたため。

今後の研究の推進方策

今後も主にタンパク質のリン酸化に着目し、繊毛の形成・機能メカニズムの解析を行う。

研究成果

• [国際共同研究] King's College London/Royal Veterinary College/The Francis Crick Institute(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: King's College London/Royal Veterinary College/The Francis Crick Institute
  • 他の機関数: 1
• [国際共同研究] University of Milan(イタリア)
  • 国名: イタリア
  • 外国機関名: University of Milan
• [国際共同研究] Mater Dei Hospital(マルタ)
  • 国名: マルタ
  • 外国機関名: Mater Dei Hospital
• [国際共同研究] Ghent University(ベルギー)
  • 国名: ベルギー
  • 外国機関名: Ghent University
• [国際共同研究] The Children's Hospital of Philadelphia(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: The Children's Hospital of Philadelphia
• [国際共同研究]
  • 他の国数: 1
• [雑誌論文] The carboxyl-terminal region of SDCCAG8 comprises a functional module essential for cilia formation as well as organ development and homeostasis (2022)
  • 著者名/発表者名: Tsutsumi Ryotaro、Chaya Taro、Tsujii Toshinori、Furukawa Takahisa
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 298 ページ: 101686～101686
  • DOI: 10.1016/j.jbc.2022.101686
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Deficiency of the neurodevelopmental disorder-associated gene <i>Cyfip2</i> alters the retinal ganglion cell properties and visual acuity (2021)
  • 著者名/発表者名: Chaya Taro、Ishikane Hiroshi、Varner Leah R、Sugita Yuko、Maeda Yamato、Tsutsumi Ryotaro、Motooka Daisuke、Okuzaki Daisuke、Furukawa Takahisa
  • 雑誌名: Human Molecular Genetics 巻: 31 ページ: 535～547
  • DOI: 10.1093/hmg/ddab268
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Broad locations of antigenic regions for anti-TRPM1 autoantibodies in paraneoplastic retinopathy with retinal ON bipolar cell dysfunction (2021)
  • 著者名/発表者名: Gyoten Daichi、Ueno Shinji、Okado Satoshi、Chaya Taro、Yasuda Shunsuke、Morimoto Takeshi、Kondo Mineo、Kimura Kazuhiro、Hayashi Takaaki、Leroy Bart P.、Woo Se Joon、Mukai Ryo、Joo Kwangsic、Furukawa Takahisa
  • 雑誌名: Experimental Eye Research 巻: 212 ページ: 108770～108770
  • DOI: 10.1016/j.exer.2021.108770
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A recessive PRDM13 mutation results in congenital hypogonadotropic hypogonadism and cerebellar hypoplasia (2021)
  • 著者名/発表者名: Whittaker DE, Oleari R, Gregory LC, Le Quesne-Stabej P, Williams HJ; GOSgene, Torpiano JG, Formosa N, Cachia MJ, Field D, Lettieri A, Ocaka LA, Paganoni AJ, Rajabali SH, Riegman KL, De Martini LB, Chaya T, Robinson IC, Furukawa T, Cariboni A, Basson MA, Dattani MT.
  • 雑誌名: Journal of Clinical Investigation 巻: 131 ページ: e141587
  • DOI: 10.1172/JCI141587
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Functional mechanisms of cilia and their roles in sensory perceptions (2022)
  • 著者名/発表者名: Taro Chaya, Ryotaro Tsutsumi, Takahisa Furukawa
  • 学会等名: 第95回日本薬理学会年会 感覚研究コンソーシアム共催シンポジウム
  • 招待講演
• [備考] 大阪大学蛋白質研究所分子発生学研究室ホームページ
  • URL: http://www.protein.osaka-u.ac.jp/furukawa_lab/