２型ＰＩ３キナーゼα酵素による細胞内小胞輸送調節を介した物質・情報交換制御の機構

2012 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 23590257
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 吉岡 和晃 金沢大学, 医学系, 助教 (80333368)
• キーワード: 内皮細胞 / PI3キナーゼ / 低分子量Gタンパク質Rho / VEカドヘリン / 血管新生 / 血管透過性 / 細胞内小胞輸送 / エンドソーム

研究概要

ホスファチジルイノシトール3キナーゼPI3K（クラス１型および３型）は生命維持に必須の脂質合成酵素であるが、クラス２型PI3Kの機能は未だ不明である。申請者らはこれまで、クラス2型PI3Kα酵素 (C2α)ノックアウト(KO)マウスが血管新生の著しい異常を呈し、胎生致死となることを明らかにしてきた。本年度は、C2αによる細胞内小胞輸送調節を介した血管内皮細胞の機能発現制御機構を明らかにすることを目的とした。RNA干渉法により培養血管内皮細胞（HUVEC）におけるC2α発現を抑制した時の、エンドソームを中心とした細胞内膜輸送機能を主にタイムラプス蛍光イメージング法により調べた。C2α活性産物であるPI(3)P蛍光プローブ（GFP-2xFYVE）を用いたライブイメージング観察から、内皮細胞においてC2aはエンドソーム上でホスファチジルイノシトール３リン酸（PI(3)P）を産生し、エンドソーム輸送を調節する必須のPI3Kアイソフォームであることが明らかとなった。更に、C2αノックダウン細胞においては細胞間接着分子VEカドヘリンのエンドソーム輸送が著しく減弱し、 アドヘレンス接合構造の構築が障害されていた。また、血管内皮増殖因子VEGF－A刺激によるVEGF受容体の内在化がC2αノックダウン細胞においてのみ障害され、エンドソーム上での低分子Gタンパク質RhoおよびRacの活性化が明らかに減少していることがFRET法により観察された。以上のことから、C2aは内皮細胞においてエンドソーム上でPI(3)Pを産生する主要なPI3Kであり、エンドソームを中心とした細胞内小胞輸送を制御し、VEカドヘリン の細胞間接着部位への配送、リサイクリングおよびエンドソーム上でのシグナル伝達を調節して内皮透過性、血管新生作用を調節する重要な酵素であることが明らかとなった。

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

当初の計画通り、PI3キナーゼC2αによる内皮細胞内小胞輸送調節の詳細なメカニズムを明らかにすることができた。

今後の研究の推進方策

血管内皮機能におけるPI3キナーゼC2αの生理的役割をより詳細に明らかにするために、以下の具体的項目を検討する。
１）C2αによるエンドソーム輸送調節が、VEカドヘリンの他に如何なるターゲット分子に影響を及ぼすのか調べる。候補分子として、Gタンパク質共役型受容体（スフィンゴシン１リン酸（S1P）受容体等）、内皮型一酸化窒素合成酵素（eNOS）について、それらの局在や機能がC2aに依存するか否かを調べる。
２）C2αノックアウトマウスを用いて、in vivoにおけるC2αの役割を明確にする。マウス生後の生理的血管新生モデルとして網膜血管新生について、病的血管新生モデルとして腫瘍血管新生および下肢虚血後血管新生について調べる。また、アンジオテンシンII負荷による血管障害モデルにおいてC2αノックアウトマウスが呈する解離性大動脈瘤形成の発症機序を明確にする。

次年度の研究費の使用計画

該当無し

研究成果

• [雑誌論文] Essential role of class II PI3K-C2α in sphingosine-1-phosphate receptor-1 mediated signaling and migration in endothelial cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: Biswas K, Yoshioka K, et al.
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 288 ページ: 2325- 2339
  • DOI: 10.1074/jbc.M112.409656.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sphingosine-1-phosphate signaling and cardiac fibrosis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Takuwa N, Okamoto Y., Yoshioka K. et al.
  • 雑誌名: Inflammation & Regeneration 巻: 33 ページ: 96-108
  • 査読あり
• [雑誌論文] 細胞内小胞輸送制御を介して血管新生を促進するクラスII型PI3キナーゼ (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉岡 和晃吉田 耕太郎、多久和 典子、岡本 安雄、多久和 陽
  • 雑誌名: BIO Clinica 巻: 28 ページ: 22-28
• [雑誌論文] Sphingoshine-1-phospahte as a mediator involved in development of fibrotic diseases. (2013)
  • 著者名/発表者名: Takuwa Y, Ikeda H, Okamoto Y, Takuwa N, Yoshioka K
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Acta 巻: 1831 ページ: 185-192
  • DOI: 10.1016/j.bbalip.2012.06.008.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Endothelial PI3K-C2α, a class II PI3K, has an essential role in angiogenesis and vascular barrier function. (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka K, Yoshida K, Cui H, Wakayama T, Takuwa N, Okamoto Y, Du W, Qi X, Asanuma K, Sugihara K, Aki S, et al.
  • 雑誌名: Nature Med. 巻: 18 ページ: 1560-1569
  • DOI: 10.1038/nm.2928.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Overexpression of sphingosine kinase 1 prevents ceramide accumulation and ameliorates muscle insulin resistance in high fat-fed mice. (2012)
  • 著者名/発表者名: Bruce CR, Risis S, Babb JR, Yang C, Kowalski GM, Selathurai A, Lee-Young RS, Weir JM, Yoshioka K, Takuwa Y, Meikle PJ, Pitson SM and Febbraio MA
  • 雑誌名: Diabetes 巻: 61 ページ: 3148-3155
  • DOI: 10.2337/db12-0029.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sphingosine-1-phosphate signialing in physiology and diseases. (2012)
  • 著者名/発表者名: Takuwa Y, Okamoto Y, Yoshioka K, Takuwa N.
  • 雑誌名: Biofactors 巻: 38 ページ: 329-337
  • DOI: doi: 10.1002/biof.1030.
  • 査読あり
• [学会発表] クラスII型PI3キナーゼC2αはメンブレン・トラフィック調節を介する血管形成及び恒常性維持に必須である (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉岡 和晃、多久和 典子、岡本 安雄、多久和 陽
  • 学会等名: 第９０回 日本生理学会大会
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京）
  • 年月日: 20130327-20130329
  • 招待講演
• [学会発表] Essential role of class Iiα-isoform PI3 kinase C2α in sphingosine-1-phosphate (S1P)-induced endothelial cell migration. (2013)
  • 著者名/発表者名: Biswas K, Yoshioka K., Takuwa N, Okamoto Y, Takuwa Y.
  • 学会等名: 第90 回 日本生理学会大会
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京）
  • 年月日: 20130327-20130329
• [学会発表] Sphingosine-1-phosphate receptor-2 plays a protective role against anaphylactic shock through inhibiting eNOS. (2013)
  • 著者名/発表者名: Cui H, Okamoto Y, Yoshioka K., Takuwa N, TakuwaY.
  • 学会等名: 第90 回 日本生理学会大会
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京）
  • 年月日: 20130327-20130329
• [学会発表] Class II PI3K-C2α is essential for vascular barrier integrity. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka, K., Yoshida, K., Okamoto, Y., Takuwa N. and Takuwa Y.
  • 学会等名: JST-CREST International Symposium “Frontiers in Immunology and Inflammation: From Molecules and Inflammation.
  • 発表場所: 一橋記念講堂（東京）
  • 年月日: 20130212-20130213
• [学会発表] Endothelial class II PI3K-C2α has an essential role in vascular formation and barrier function (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka, K., Yoshida, K., Okamoto, Y., Takuwa N. and Takuwa Y.
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Vascular Cell Biology
  • 発表場所: Four Points Sheraton/Holiday Inn Express, LA, USA
  • 年月日: 20130127-20130201
• [学会発表] Class II PI3 kinase, PI3K-C2α, mediates S1P-induced endothelial cell migration through endosomal Rac1 activation. (2013)
  • 著者名/発表者名: Biswas K, Yoshioka, K., Yoshida, K., Okamoto, Y., Takuwa N. and Takuwa Y.
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Vascular Cell Biology
  • 発表場所: Four Points Sheraton/Holiday Inn Express, LA, USA
  • 年月日: 20130127-20130201
• [学会発表] クラスII型PI3キナーゼC2αは血管形成・血管恒常性維持に必須である (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉岡 和晃、多久和 典子、岡本 安雄、多久和 陽
  • 学会等名: 第35回 日本分子生物学会
  • 発表場所: 福岡国際会議場・マリンメッセ福岡（福岡）
  • 年月日: 20121211-20121214
  • 招待講演
• [学会発表] クラスII型PI3キナーゼC2αは血管新生・恒常性維持に必須である (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉岡和晃、吉田耕太朗、岡本安雄、多久和 典子、多久和 陽
  • 学会等名: 第59回 中部日本生理学会
  • 発表場所: 岡崎カンファレンスセンター（愛知）
  • 年月日: 20121116-20121117
• [学会発表] Class II PI3K-C2α is essential for vascular barrier integrity. (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka, K., Yoshida, K., Okamoto, Y., Takuwa N. and Takuwa Y.
  • 学会等名: IEIIS2012 Homeostatic Inflammation Symposium.
  • 発表場所: 一橋記念講堂（東京）
  • 年月日: 20121023-20121026
• [学会発表] クラスII 型PI3 キナーゼC2αは血管形成に必須である (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉岡和晃、岡本安雄、多久和 典子、多久和 陽
  • 学会等名: 第54回 日本脂質生化学会
  • 発表場所: 九州大学医学部百年講堂（福岡）
  • 年月日: 20120607-20120608
• [学会発表] 機能性脂質とその代謝酵素による血管恒常性維持メカニズム
  • 著者名/発表者名: 吉岡 和晃
  • 学会等名: シンポジウム「食」による生活習慣病予防医学の展開
  • 発表場所: KKRホテル金沢（石川）
  • 招待講演
• [備考] 研究室ホームページ
  • URL: http://physiology1.w3.kanazawa-u.ac.jp