| 研究課題/領域番号 |
21H02427
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
加藤 洋平 京都大学, 薬学研究科, 講師 (90568172)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| キーワード | 一次繊毛 / 繊毛病 / IFT装置 / モータータンパク質 / リン酸化 / トランジションゾーン / ゲノム編集 / 膨張顕微鏡法 |
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| 研究実績の概要 |
一次繊毛は細胞のアンテナとして機能し、その異常は多様な重篤症状を呈する繊毛病を引き起こす。一次繊毛の形成や機能維持において基盤となるのは繊毛内タンパク質輸送（intraflagellar transport: IFT）装置である。昨年度は、IFT-B複合体とBBSomeの相互作用がBardet-Biedl症候群（BBS）と呼ばれる繊毛病の病態に関与していることを明らかにした。
IFT25-IFT27二量体がIFT74-IFT81二量体のC末端領域に結合すること、IFT74のBBS原因変異体において欠失する領域にIFT25-IFT27結合部位が存在することが明らかになった。また、BBS原因となるIFT27のミスセンス変異体はIFT74-IFT81への結合能力が低下し、IFT27-KO細胞のBBS様表現型をレスキューできないことを示した。さらに、IFT74のBBS変異体はIFT74-KO細胞の繊毛形成不能を回復させることができたが、このレスキュー細胞ではBBS様の異常な表現型が認められた。これらの結果から、IFT74-IFT81とIFT25-IFT27の間の相互作用が損なわれることで、BBSの原因となる繊毛異常が引き起こされることが示された（Zhou et al (2022) Hum. Mol. Genet.）。
IFT25-IFT27と低分子量GTPaseのRABL2がIFT-B複合体のIFT74-IFT81二量体に対して相互排他的に結合することが示された。また、GTP結合型RABL2変異体 [RABL2(Q80L)]を発現させた細胞は、IFT27-KO細胞と同様のBBS様の繊毛異常を示した。これらの結果から、GTP結合型RABL2がIFT-B複合体の繊毛基部へのリクルートに必要であることが示唆された（Zhou et al (2022) Mol. Biol. Cell）。
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| 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
昨年度に実施した研究の進捗状況は概ね順調であると自己評価している。この評価の理由は以下の通りである。
昨年度は繊毛の形成と機能に関わるIFT-B複合体とBBSomeの相互作用に注目し、これらのタンパク質複合体がどのように協力して繊毛内タンパク質輸送や膜タンパク質の繊毛外への排出を制御しているかを解明することを目指していた。実験計画に基づいてIFT-B複合体およびBBSomeのサブユニット間の相互作用を詳細に調査し、これらの相互作用がBardet-Biedl症候群（BBS）の病態と関連があることを示すことができた。これらの研究成果を複数の学術誌に発表することができたことも、研究の進捗が順調であると評価する根拠である。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後の研究の推進方策としては、以下の3つを中心に進めていく予定である。
1. 繊毛基部におけるIFT装置の構築メカニズムの解明: IFT装置は多くのサブユニットから構成されており、繊毛の形成と機能維持に重要な役割を果たしている。しかし、繊毛基部でのIFT装置の構築メカニズムは未だ解明されていない。今後は、これまでに樹立したIFT遺伝子やモータータンパク質遺伝子のノックアウト（KO）細胞を利用し、IFT装置が繊毛基部でどのような順序で組み立てられているかを調べる。
2. 間葉系幹細胞からの骨芽細胞・軟骨細胞への分化条件の確立およびKO細胞の樹立: 昨年度までに間葉系幹細胞の骨芽細胞への分化条件を確立した。今後は軟骨細胞への分化条件を検討する。間葉系幹細胞から骨芽細胞や軟骨細胞への分化条件が確立できた場合、繊毛病に関与しているIFT遺伝子のKO細胞を樹立する。
3. 一次繊毛が細胞分化を制御するメカニズムの解明: 一次繊毛の異常は、さまざまな組織や臓器の発生に影響を与えることから、細胞分化において決定的な役割を果たしていることが示唆されてる。しかし、一次繊毛を介したシグナル伝達や遺伝子発現制御、細胞分化のメカニズムは未だ解明されていない。上記で確立した間葉系幹細胞の培養系を利用し、骨芽細胞や軟骨細胞への分化における一次繊毛の役割および繊毛病の発症メカニズムを解明することを目指す。
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