細胞極性のシグナリングの分子・細胞機構

2011 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22247030
• 研究機関: 横浜市立大学
• 研究代表者: 大野 茂男 横浜市立大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (10142027)
• キーワード: 癌 / 再生医学 / 細胞・組織 / シグナル伝達 / 発生・分化

研究概要

上皮細胞の極性化と脱極性化におけるPAR-aPKC系の具体的な分子機構として、新たにaPKCに直接結合してそのキナーゼ活性を抑制することにより、アピカル膜ドメイン形成を負に制御しているKIBRAを見いだした。これまでに、aPKC-PAR系が膜ドメイン形成、特にアピカル膜ドメイン形成を正に制御していること、またこの過程にLglが関わる事がわかっていた。今回、KIBRAがLglとは独立にエキソサイトーシスを負に制御している事が明らかとなった。細胞増殖シグナル系とPAR-aPKC 系との具体的な分子機構に関しては、Lglが増殖を制御する具体的な経路を同定した。Lglの新規結合タンパク質としてVprBP及びDDB1を同定した。VprBP-DDB1は、VprBP-DDB1-Cul4A-Roc1 (CRL4 [VprBP]) ユビキチンE3リガーゼの構成因子であり、LglがE3リガーゼ複合体の形成を抑制することを見いだした。このE3リガーゼ複合体の基質の同定を進めている。細胞死シグナル系とPAR-aPKC系との具体的な関係とその分子機構に関しては、既に見いだしていた細胞死誘導因子ASPP2とaPKC=PAR系との関わりを明らかにすることを目的として、関連の結合タンパク質を探索し、複数の候補分子を得た。組織幹細胞の自己更新・非対称分裂におけるPAR-aPKC系の具体的な役割に関しては、PAR3の神経幹細胞におけるconditionalノックアウトマウスを作成し、その解析を進めた。これまでの研究で不可能であった、神経発生の初期における役割を解析するために、FoxG1-Creトランスジェニックマウスを用いた。その解析から、PAR3が神経幹細胞の発生初期で重要な役割を果たしていることを示唆する結果をえて、その解析を進めている。

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

本研究においては、1) 上皮細胞の極性化と脱極性化におけるPAR-aPKC系の具体的な分子機構、2) 細胞増殖シグナル系とPAR-aPKC系との具体的な分子機構、3) 細胞死シグナル系とPAR-aPKC系との具体的な関係とその分子機構、4) 組織幹細胞の自己更新・非対称分裂におけるPAR-aPKC系の具体的な役割とその分子機構、という明確な目的を掲げて研究を進めた。この中で、1)に関しては、既にほぼ目的を達成し、次の段階に進んでいる。2)に関しても、新規分子の同定に成功しその分子機構の解析を進めている。3)と4)に関しても、役割の同定を順調に進めて、その分子機構の解析の段階に入っている。

今後の研究の推進方策

Lglによる増殖抑制の機構を、Vpr-BPに着目して進めると同時に、Hippo系との関わりの解析を進めるもことにより、細胞増殖シグナル系とPAR-aPKC系との具体的な分子機構の一端を明らかとする。新たに取得したASPP2結合タンパク質を用いて、aPKC-PAR複合体とASPP2との関わりの解析を進めて、細胞死シグナル系とPAR-aPKC系との具体的な関係解析を進める事により、その分子機構の一端を明らかとする。PAR3-cKOマウスの解析をすすめると同時に、初代細胞系を用いて神経幹細胞の自己更新・非対称分裂におけるPAR-aPKC系の具体的な役割とその分子機構の一端を明らかとする。

研究成果

• [雑誌論文] Integrated regulation of PIKK-mediated stress responses by AAA+ proteins RUVBL1 and RUVBL2. (2012)
  • 著者名/発表者名: Izumi N, Yamashita A, Ohno S
  • 雑誌名: Nucleus 巻: 3(1) ページ: 29-43
  • DOI: 18926 [pii]
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heat shock protein 90 regulates phosphatidylinositol 3-kinase-related protein kinase family proteins together with the RUVBL1/2 and Tel2-containing co-factor complex. (2012)
  • 著者名/発表者名: Izumi N, Yamashita A, Hirano H, Ohno S
  • 雑誌名: Cancer Sci 巻: 103(1) ページ: 50-57
  • DOI: 10.1111/j.1349-7006.2011.02112.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] N- and C-terminal Upf1 phosphorylations create binding platforms for SMG-6 and SMG-5:SMG-7 during NMD. (2012)
  • 著者名/発表者名: Okada-Katsuhata Y, Yamashita A, Kutsuzawa K, Izumi N, Hirahara F, Ohno S
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res 巻: 40(3) ページ: 1251-1266
  • DOI: 10.1093/nar/gkr791
  • 査読あり
• [雑誌論文] PAR-1/MARK: a kinase essential for maintaining the dynamic state of microtubules. (2012)
  • 著者名/発表者名: Hayashi K, Suzuki A, Ohno S
  • 雑誌名: Cell Struct Funct 巻: 37(1) ページ: 21-25
  • DOI: JST.JSTAGE/csf/11038 [pii]
  • 査読あり
• [雑誌論文] The KIBRA-aPKC connection: A potential regulator of membrane trafficking and cell polarity. (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshihama Y, Chida K, Ohno S
  • 雑誌名: Commun Integr Biol 巻: 5(2) ページ: 146-151
  • DOI: 10.4161/cib.18849
  • 査読あり
• [雑誌論文] KIBRA Suppresses Apical Exocytosis through Inhibition of aPKC Kinase Activity in Epithelial Cells. (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshihama Y, Sasaki K , Horikoshi Y, Suzuki A, Ohtsuka T, Hakuno F, Takahashi S-I, Ohno S, Chida K
  • 雑誌名: Current Biol. 巻: 21(8) ページ: 705-711
  • 査読あり
• [雑誌論文] Axon formation in neocortical neurons depends on stage-specific regulation of microtubule stability by the DLK-JNK pathway. (2011)
  • 著者名/発表者名: Hirai S-I, Banba Y, Satake T, Ohno S
  • 雑誌名: J. Neuroscience 巻: 31(17) ページ: 6468-6480
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phosphoinositide binding by par-3 involved in par-3 localization. (2011)
  • 著者名/発表者名: Horikoshi Y, Hamada S, Ohno S, Suetsugu S
  • 雑誌名: Cell Structure and Function 巻: 36(1) ページ: 97-102
  • 査読あり
• [雑誌論文] The co-expression of aPKCλ/ι and IL-6 in prostate cancer tissue correlates with biochemical recurrence. (2011)
  • 著者名/発表者名: Ishiguro H, Akimoto K, Nagashima Y, Kagawa E, Sasaki T, Sano J, Takagawa R, Fujinami K, Sasaki K, Aoki I, Ohno S, Kubota Y, Uemura H
  • 雑誌名: Cancer Science 巻: 102(8) ページ: 1576-1581
  • 査読あり
• [雑誌論文] Maintenance of dendritic spine morphology by partitioning-defective 1b through regulation of microtubule growth. (2011)
  • 著者名/発表者名: Hayashi K, Suzuki A, Hirai S, Kurihara Y, Hoogenraad CC, Ohno S
  • 雑誌名: J Neurosci 巻: 31(34) ページ: 12094-12103
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel role for hSMG-1 in stress granule formation. (2011)
  • 著者名/発表者名: Brown J A, Roberts T L, Richards R, Woods R, Birrell G, Lim YC, Ohno S, Yamashita A, Abraham RT, Gueven N, Lavin MF
  • 雑誌名: Mol Cell Biol 巻: 31(22) ページ: 4417-4429
  • 査読あり
• [学会発表] ガン抑制遺伝子Lglは、VprBPと結合することによって、単層の上皮構造を維持している.
  • 著者名/発表者名: 山下 和成, 井出 真理子, 村松 玲子, 鈴木 厚, 平野 久, 大野 茂男
  • 学会等名: 第63回日本細胞生物学会大会
  • 発表場所: 北海道大学 クラーク会館、学術交流会館(北海道)
• [学会発表] Par-1結合タンパク質p250は、微小管の結束化および安定化に関与するタンパク質である.
  • 著者名/発表者名: 佐藤 由典, 秋津 真志, 林 健二, 天野 芳子, 大野 茂男, 鈴木 厚
  • 学会等名: 第63回日本細胞生物学会大会
  • 発表場所: 北海道大学 クラーク会館、学術交流会館(北海道)
• [学会発表] Maintenance of Dendritic Spine Morphology by PAR1b through Regulation of Microtubule Dynamics.
  • 著者名/発表者名: 林 健二, 鈴木 厚, 平井 秀一, 栗原 靖之, Casper C Hoogenraad, 大野 茂男
  • 学会等名: 第63回日本細胞生物学会大会
  • 発表場所: 北海道大学 クラーク会館、学術交流会館(北海道)
• [学会発表] aPKClambda regulates mammary luminal progenitor cell propagation and its disruption in a subpopulation of breast cancer.
  • 著者名/発表者名: Akimoto K, Nagashima Y, Ishiguro H, Zheng Y W, Osato N, Sasaki K, Kojima Y, Tamura T, Taniguchi H, Noda T, Ohno S
  • 学会等名: US-Japan Summer Conference on Cancer, Diabetes and Inflammation
  • 発表場所: Beckman Center Lecture Hall（Duarte, CA, USA）
• [学会発表] PAR-3 mediates the expression of Girdin/GIV/Ccdc88a to regulate epithelial cell polarity.
  • 著者名/発表者名: Sasaki K, Kakuwa T, Koga H, Ohno S
  • 学会等名: US-Japan Conference on Inflammation, Diabetes and Cancer
  • 発表場所: Beckman Center Lecture Hall（Duarte, CA, USA）
• [学会発表] Cell polarity and the maintenance and disruption of epithelial tissues.
  • 著者名/発表者名: Ohno S
  • 学会等名: US-Japan Summer Conference on Cancer, Diabetes and Inflammation
  • 発表場所: Beckman Center Lecture Hall（Duarte, CA, USA）
  • 招待講演
• [学会発表] 限外濾過膜としてのスリット膜のターンオーバーとそのメカニズム.
  • 著者名/発表者名: 佐藤大輔, 張田 豊, 大門主税, 栗原秀剛, 廣瀬智威, 大野茂男
  • 学会等名: 第100回東京腎生理集談会
  • 発表場所: 第100回東京腎生理集談会（東京都）
• [学会発表] aPKC λ regulates mammary luminal progenitor cell propagation and it’s disruption in a subpopulation of breast cancer.
  • 著者名/発表者名: Akimoto K, Nagashima Y, Ishiguro H, Zheng Y-W, Sasaki K, Kojima Y, Taniguchi H, Ohno S
  • 学会等名: 70th Annual Meeting of the Japanese Cancer Association
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県）
• [学会発表] Prognostic impact of aPKC λ/ι expression in pancreatic cancer.
  • 著者名/発表者名: Kato S, Akimoto K, Nagashima Y, Ishiguro H, Kobayashi N, Maeda S, Ohno S, Nakajima A
  • 学会等名: 70th Annual Meeting of the Japanese Cancer Association
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県）
• [学会発表] Epithelial cell polarity and the Par-aPKC complex.
  • 著者名/発表者名: Ohno S
  • 学会等名: 5th International Epithelial-Mesenchymal Transition Meeting
  • 発表場所: College of Medicine, National Cheng Kung University.Taipei Medical University（Biopolis, Singapore）
  • 招待講演
• [学会発表] Cell polarity and cancer.
  • 著者名/発表者名: Ohno S
  • 学会等名: 2011 International Symposium on Infectious Disease and Signal Transduction, 2011 Taiwan-Japan Joint Symposium on Cell Signaling and Gene Regulation
  • 発表場所: College of Medicine, National Cheng Kung University（Tainan City, Taiwan）
  • 招待講演
• [学会発表] Maintenance of Dendritic Spine Morphology by PAR1b through Regulation of Microtubule Growth.
  • 著者名/発表者名: Hayashi K, Suzuki A, Hoogenraad C. C, Ohno S
  • 学会等名: 2011 The American Society for Cell Biology Annual Meeting
  • 発表場所: Colorado Convention Center（Denver, Colorado, USA）
• [学会発表] PAR3 is required for restricting symmetric proliferative divisions in mouse neutral precursor cells.
  • 著者名/発表者名: Hirose T, Sugitani Y, Kusaka C, Noda T, Ohno S
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県）
• [学会発表] Molecular mechanisms regulating the turnover of nephrin; the role of cell polarity regulator, aPKC.
  • 著者名/発表者名: Satoh D, Harita Y, Daimon C, Hirose T, Kurihara H, Ohno S
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県）
• [学会発表] IL-6 遺伝子発現における mRNA 転写後制御機構の解析.
  • 著者名/発表者名: 安部 開人, 山下 暁朗, Ann-Bin Shyu, 石上 友章, 大野 茂男, 梅村 敏
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県）
• [学会発表] A new microtubule binding protein, p250, regulates the directional migration of epithelial cells.
  • 著者名/発表者名: 佐藤 由典, 秋津 真志, 林 健二, 天野 芳子, 林 郁子, 大野 茂男, 鈴木 厚
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県）
• [学会発表] 細胞極性化の原理と生理機能.
  • 著者名/発表者名: 大野茂男
  • 学会等名: 第117回解剖学会総会・全国学術集会
  • 発表場所: 山梨大学甲府キャンパス（山梨県）
  • 招待講演
• [備考] 大野研究室 分子細胞生物学 Cell Signaling
  • URL: http://www-user.yokohama-cu.ac.jp/~ohnos/Japanease/indexJ.html