カチオンポンプによる核貪食性細胞死の誘導メカニズムと病態生理機能の解明

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24790209
• 研究機関: 富山大学
• 研究代表者: 藤井 拓人 富山大学, 大学院医学薬学研究部(薬学), 助教 (50567980)
• キーワード: 生理学 / 細胞 / 細胞死 / P型ATPase / ヌクレオファジー

研究概要

ヒトATP13A4を哺乳類由来細胞株に過剰発現させると、核近傍に凝集し核貪食性細胞死（ヌクレオファジー）を誘導することを見出した。本研究は、ATP13A4の関与する新しい細胞死の仕組みを分子レベルで解明することを目的とした。本年度は主に以下の成果を得た。
1、マウスATP13A4は、ヒトATP13A4とは異なり主に原形質膜に局在しヌクレオファジーを誘導しない。しかし、マウスATP13A4のN末領域（493アミノ酸配列）をヒトATP13A4の配列に変えたキメラ体は、ヒトATP13A4と同様に核近傍に凝集し、ヌクレオファジーを誘導した。
2、マウスおよびヒトATP13A4において、Na+/K+依存性のATP加水分解活性を測定したところ、マウスATP13A4過剰発現細胞では有意な活性上昇が見られたのに対し、ヒトATP13A4過剰発現細胞の活性は、空ベクター導入細胞と有意な差は見られず、ATP13A4のイオン輸送機能は種間で異なっていた。また、イオン輸送過程の高エネルギーリン酸化中間体形成に重要なアスパラギン酸残基をグルタミン酸に変異させたヒトATP13A4（D486E）変異体過剰発現細胞においても、ヌクレオファジーの誘導が見られた。
3、ヒトATP13A4と共役しヌクレオファジー誘導に関与する分子を同定するために、核および核近傍の凝集体サンプルを用いて網羅的プロテオミクス解析を行った。ヒトATP13A4過剰発現細胞において、ユビキチンプロテアソーム系タンパク質および種々のタンパク質分解酵素の発現が顕著に増加していた。
以上より、ヒトATP13A4は、マウスとは異なりイオン輸送機能を持たず、N末領域の関与する機能がヌクレオファジー誘導に関与しているものと考えられた。また、ヒトATP13A4によるヌクレオファジー誘導メカニズムに、タンパク質分解系の異常な亢進が関与している可能性が示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Functional coupling of chloride-proton exchanger ClC-5 to gastric H+,K+-ATPase. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuji Takahashi, Takuto Fujii, Kyosuke Fujita, Takahiro Shimizu, Taiga Higuchi, Yoshiaki Tabuchi, Hisato Sakamoto, Ichiro Naito, Koji Manabe, Shinichi Uchida, Sei Sasaki, Akira Ikari, Kazuhiro Tsukada, Hideki Sakai
  • 雑誌名: Biology Open 巻: 3 ページ: 12-21
  • DOI: 10.1242/bio.20136205
  • 査読あり
• [雑誌論文] Up-regulation of Kv7.1 channels in thromboxane A2-induced colonic cancer cell proliferation (2014)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Shimizu, Takuto Fujii, Yuji Takahashi, Yuta Takahashi, Tomoyuki Suzuki, Masashi Ukai, Katsunori Tauchi, Naoki Horikawa, Kazuhiro Tsukada, Hideki Sakai
  • 雑誌名: Pflugers Archiv 巻: 466 ページ: 541-548
  • DOI: 10.1007/s00424-013-1341-x.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modulation of H+,K+-ATPase activity by the molecular chaperone ERp57 highly expressed in gastric parietal cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Takuto Fujii, Shun-ya Awaka, Yuji Takahashi, Kyosuke Fujita, Hiroshi Tsuji, Takahiro Shimizu, Tomoharu Gomi, Kazuhiro Tsukada, Hideki Sakai
  • 雑誌名: FEBS Letter 巻: 587 ページ: 3898-3905
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2013.10.030.
  • 査読あり
• [学会発表] 胃壁細胞頂端膜におけるERp57の機能 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤井拓人、阿波加隼也、清水貴浩、塚田一博、酒井秀紀
  • 学会等名: 日本薬学会第134年会
  • 発表場所: 熊本市総合体育館（熊本県熊本市）
  • 年月日: 20140327-20140330
• [学会発表] ERp57によるシャペロン機能非依存的な胃H+,K+-ATPaseの活性化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤井拓人、阿波加隼也、清水貴浩、塚田一博、酒井秀紀
  • 学会等名: 第91回日本生理学会大会
  • 発表場所: 鹿児島大学郡元キャンパス（鹿児島県鹿児島市）
  • 年月日: 20140316-20140318
• [学会発表] ウアバインによる癌細胞増殖抑制の早期シグナルとしての容積感受性アニオンチャネル活性化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤井拓人、舩山佳佑、清水貴浩、酒井秀紀
  • 学会等名: 第35回 生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学本郷キャンパス（東京都文京区）
  • 年月日: 20131121-20131122
• [学会発表] 受容体型ナトリウムポンプと容積感受性アニオンチャネルの機能連関による癌細胞増殖制御メカニズム (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤井拓人、舩山佳佑、清水貴浩、酒井秀紀
  • 学会等名: 2013年度 生理学研究所研究会「上皮膜輸送の多層的コントロールによる生体の恒常性維持機構」
  • 発表場所: 自然科学研究機構 生理学研究所（愛知県岡崎市）
  • 年月日: 20130826-20130827
• [学会発表] 癌細胞における非イオン輸送型Na+,K+-ATPaseと容積感受性外向き整流性アニオンチャネルVSORとの機能連関 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤井拓人、舩山佳佑、清水貴浩、酒井秀紀
  • 学会等名: 第8回トランスポーター研究会年会
  • 発表場所: 熊本大学薬学部（熊本県熊本市）
  • 年月日: 20130615-20130616
• [学会発表] 低濃度ウアバインによる癌細胞増殖抑制機構の解明
  • 著者名/発表者名: 舩山佳佑、藤井拓人、清水貴浩、酒井秀紀
  • 学会等名: 日本薬学会北陸支部 第125回例会
  • 発表場所: 北陸大学薬学部アネックスファーム（石川県金沢市）
• [学会発表] 胃プロトンポンプ活性に対するCl-チャネル阻害薬の効果
  • 著者名/発表者名: 齋藤知里、藤井拓人、清水貴浩、酒井秀紀
  • 学会等名: 日本薬学会北陸支部 第125回例会
  • 発表場所: 北陸大学薬学部アネックスファーム（石川県金沢市）
• [学会発表] 機械刺激応答に関与する細胞内Ca2+ストア
  • 著者名/発表者名: 洞口拓也、藤井拓人、清水貴浩、酒井秀紀
  • 学会等名: 日本薬学会北陸支部 第125回例会
  • 発表場所: 北陸大学薬学部アネックスファーム（石川県金沢市）
• [学会発表] 強心配糖体による癌細胞特異的な細胞増殖抑制機構
  • 著者名/発表者名: 藤井拓人、舩山佳佑、清水貴浩、酒井秀紀
  • 学会等名: 生体制御・創薬研究ワークショップin鹿児島
  • 発表場所: プラザＮヴァリエホール（鹿児島県鹿児島市）
• [備考] 所属研究室webページ
  • URL: http://www.pha.u-toyama.ac.jp/phaphy1/index-j.html