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2011 年度 実施状況報告書

チューブリンポリグルタミン酸化修飾による一次繊毛構造・機能調節機構とその破綻

研究課題

研究課題/領域番号 23570209
研究機関浜松医科大学

研究代表者

池上 浩司  浜松医科大学, 医学部, 准教授 (20399687)

研究期間 (年度) 2011-04-28 – 2014-03-31
キーワード細胞・組織 / 酵素 / 蛋白質 / 生体分子 / 神経科学
研究概要

本年度は、一次繊毛におけるチューブリンポリグルタミン酸化修飾の制御に深く関与している酵素を特定し、修飾制御の破綻による繊毛構造や機能の異常を見出した。 1)脱グルタミン酸酵素の一つ細胞質カルボキシペプチダーゼ1(CCP1)の自然発生ミュータント(pcd)マウスの網膜を解析し、視細胞の桿体錐体層においてチューブリンポリグルタミン酸化修飾が異常に亢進していることを見出した。pcdマウスとチューブリンポリグルタミン酸化酵素の一つチューブリンチロシンリガーゼ様タンパク質1(TTLL1)ノックアウトマウスとの二重変異体を作成し、pcd網膜視細胞桿体錐体層の異常ポリグルタミン酸化修飾亢進が抑制されることを見出した。この結果より、網膜視細胞の桿体および錐体ではTTLL1が主なポリグルタミン酸化酵素であることが明らかとなった。さらにpcd網膜で観察される桿体錐体層の薄化および視細胞の脱落が、二重変異体では観察されず視細胞桿体錐体の構造が正常であることを見出した。これによりチューブリンポリグルタミン酸化の異常亢進が網膜視細胞桿体錐体の構造異常の原因になることが示された。これらの成果を日本解剖学会において発表した。 2)国際共同研究により、ヒト繊毛病の一つであるジュベール症候群を解析し、ポリグルタミン酸化修飾酵素TTLL6の細胞内局在異常を見出した。ジュベール症候群では繊毛に局在するはずのTTLL6が繊毛に局在しなかった。ジュベール症候群の原因遺伝子CEP41のノックダウンにより、TTLL6が繊毛に局在せず、繊毛におけるポリグルタミン酸化修飾が減少することを見出した。これらの成果は共著として学術雑誌に公表された。 上記以外に、チューブリンポリグルタミン酸化修飾を抑制するポリグリシン化修飾を消失させたTTLL10ノックアウトマウスにおける繊毛機能を解析する準備を行い、実験系を確立した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当初計画していた一次繊毛においてチューブリンポリグルタミン酸化修飾を制御している酵素(CCP1、TTLL1、TTLL6)の特定は無事終了した。これに加え、次年度以降に実施する予定であったこれら酵素の機能阻害やノックダウン・ノックアウトを行い、修飾制御異常による繊毛構造や機能の異常化を見出した。さらにポリグルタミン酸化の新しい制御系としてポリグリシン化修飾の有無に着目し、ポリグリシン化の有無によるポリグルタミン酸化修飾、繊毛構造・機能の制御を解析するための新しい観察系をセットアップした。以上のように、当初計画以上に研究が進展している。

今後の研究の推進方策

今年度明らかになったポリグルタミン酸化修飾の異常亢進による一次繊毛(網膜桿体錐体)の構造・機能異常について、とりわけ、網膜結合繊毛における繊毛内輸送(IFT)に注目しつつ、新しいポリグルタミン酸化ターゲットの発見も視野に入れ、分子メカニズムを明らかにする研究に注力する。一方で、ポリグリシン化の有無によるポリグルタミン酸化修飾制御および繊毛構造・機能制御について、前年度に確立した手法を用いて実際のサンプルを観察・解析する。

次年度の研究費の使用計画

今年度はほぼ計画通り研究費を使用し、さらに従来の年度締め会計による年度間シームを意識することなく年度末にも物品の発注・納品を行った。結果として今年度配分研究費から10万円程度が次年度使用分になった。この次年度使用額は今年度末に納入した物品や旅費の支払に充当され、実質的には次年度への繰越はない。次年度もおおむね当初計画通りに使用する予定である。配分予定額の1,300,000円は、物品費:600,000円、旅費:200,000円、人件費・謝金:300,000円、その他:200,000円という内訳での使用を計画している。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (7件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Ciliary and flagellar structure and function-their regulations by posttranslational modifications of axonemal tubulin.2012

    • 著者名/発表者名
      Konno A, Setou M, Ikegami K
    • 雑誌名

      Int Rev Cell Mol Biol

      巻: 294 ページ: 133-170

    • DOI

      10.1016/B978-0-12-394305-7.00003-3

  • [雑誌論文] CEP41 is mutated in Joubert syndrome and is required for tubulin glutamylation at the cilium.2012

    • 著者名/発表者名
      Lee JE, Silhavy JL, Zaki MS, Schroth J, Bielas SL, Marsh SE, Olvera J, Brancati F, Iannicelli M, Ikegami K et al
    • 雑誌名

      Nat Genet

      巻: 44 ページ: 193-199

    • DOI

      10.1038/ng.1078

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cytosolic carboxypeptidase 1 is involved in processing α- and β-tubulin.2012

    • 著者名/発表者名
      Berezniuk I, Vu HT, Lyons PJ, Sironi JJ, Xiao H, Burd B, Setou M, Angeletti RH, Ikegami K, Fricker LD
    • 雑誌名

      J Biol Chem

      巻: 287 ページ: 6503-6517

    • DOI

      10.1074/jbc.M111.309138

    • 査読あり
  • [学会発表] 脱ポリグルタミン酸化酵素CCP1欠損ミュータントマウスの網膜解析2012

    • 著者名/発表者名
      池上浩司、服部紗由美、松田千鶴、瀬藤光利
    • 学会等名
      第117回日本解剖学会総会・全国学術集会
    • 発表場所
      山梨大学(山梨県)
    • 年月日
      2012年3月28日
  • [学会発表] 気管上皮繊毛の三次元運動解析 ~ポリ修飾による運動制御解析に向けて~2012

    • 著者名/発表者名
      池上浩司、政池知子、西坂崇之、瀬藤光利
    • 学会等名
      2012年 生体運動合同班会議
    • 発表場所
      筑波大学(茨城県)
    • 年月日
      2012年1月8日
  • [学会発表] 脱ポリグルタミン酸化酵素CCP1欠損マウス網膜における過剰ポリグルタミン酸化と網膜変性2012

    • 著者名/発表者名
      紺野在、服部紗由美、松田千鶴、瀬藤光利、池上浩司
    • 学会等名
      「修飾シグナル病」公開シンポジウム
    • 発表場所
      東大医科研(東京都)
    • 年月日
      2012年1月28日
  • [学会発表] アナログ翻訳後修飾酵素群の同定と哺乳類における役割2011

    • 著者名/発表者名
      池上浩司、瀬藤光利
    • 学会等名
      第84回日本生化学会大会
    • 発表場所
      京都国際会議場(京都府)
    • 年月日
      2011年9月24日
  • [学会発表] Three-dimensional analysis of ciliary motility2011

    • 著者名/発表者名
      Koji Ikegami, Tomoko Masaike, Takayuki Nishizaka, Mitsutoshi Setou
    • 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(北海道)
    • 年月日
      2011年6月29日
  • [学会発表] Three-dimensional analysis of airway cilia motility2011

    • 著者名/発表者名
      Koji Ikegami, Tomoko Masaike, Takayuki Nishizaka, Mitsutoshi Setou
    • 学会等名
      2011 Annual Meeting of ASCB
    • 発表場所
      Denver(アメリカ合衆国)
    • 年月日
      2011年12月3日
  • [学会発表] チューブリンポリグルタミン酸化修飾の生理学的意義に関する研究2011

    • 著者名/発表者名
      池上浩司、瀬藤光利
    • 学会等名
      第71回日本解剖学会中部支部学術集会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県)
    • 年月日
      2011年10月16日
  • [備考]

    • URL

      http://www.hama-med.ac.jp/mt/setou/ja/laboratory/ikegami/

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公開日: 2013-07-10  

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