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2014 年度 実施状況報告書

ABCタンパク質サブファミリーD:新たな局在化・基質輸送機構と細胞機能制御の解析

研究課題

研究課題/領域番号 26460063
研究機関富山大学

研究代表者

今中 常雄  富山大学, 大学院医学薬学研究部(薬学), 教授 (50119559)

研究分担者 川口 甲介  富山大学, 大学院医学薬学研究部(薬学), 助教 (80624866)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードABCトランスポーター / ペルオキシソーム / リソソーム / オルガネラ局在化機構 / 極長鎖脂肪酸CoA輸送 / ビタミンB12輸送 / 副腎白質ジストロフィー / ビタミンB12欠乏症
研究実績の概要

ABCタンパク質サブファミリーDに属するABCD1ならびにABCD4について、ABCD1の極長鎖脂肪酸CoA輸送メカニズムとABCD4のリソソーム局在化機構を解析し、以下に示す成果を得た。
1.ヒトABCD1をメタノール資化性酵母Pichia pastoris に発現させ、ABCD1がペルオキシソーム膜に局在すること、ATPase活性とacyl-CoA thioesterase 活性をもつこと、ATPase活性が長鎖・極長鎖脂肪酸ならびにそのCoA体で活性化されることを見出した。
2.ABCD1を発現させたペルオキシソーム膜小胞を作製し、蛍光化合物NBDで標識したpalmitoyl-CoAの小胞内輸送を解析するためのassay系を構築した。NBD-palmitoyl-CoAのペルオキシソーム内への取り込みはATPで促進され、一部NBD-palmitic acidへと変換されていることを見出した。
3.ABCD4はリソソームタンパク質LMBD1と小胞体で複合体を形成し、リソソームへ移行することを示した。また、ABCD4とLMBD1との相互作用には、ABCD4の膜貫通helix 2と5が重要であることを明らかにした。さらに、LMBD1のリソソーム移行には、膜貫通helix 5と6のリソソーム側に配向したループに存在する232YERL配列が必要であること、そのアミノ酸をAlaに置換すると、LMBD1とともにABCD4は細胞膜に局在化することを示した。LMBD1との相互作用でABCD4の局在化が制御されている可能性が示唆された。
4.ヒトABCD4とLMBD1を酵母P. pastorisに発現させることに成功した。今後、ビタミンB12の輸送メカのズムを解析することが可能になった。

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

ヒトABCD1を酵母P. pastorisに発現させ、ABCD1の特性を明らかにするとともにABCD1を介した極長鎖脂肪酸輸送の解析系が構築できた。また、ABCD1がLMBD1と小胞体で複合体を形成し、リソソームへ移行することを示すことができた。よって、研究はおおむね順調に進展している。現在、ABCD1-Hisを精製、プロテオリポソームの作製を検討している。ABCD4、LMBD1については、P. pastorisでの発現系ができたので今後の機能解析が可能になった。

今後の研究の推進方策

平成26年度の進展状況を踏まえ、以下の2項目を中心に解析を行う。
1.ABCD1の極長鎖脂肪酸CoA輸送機構の解析
野生型ならび変異型ABCD1を発現したペルオキシソーム膜小胞を用い、極長鎖脂肪酸CoA輸送の詳細を解析する。また、ABCD1-Hisの精製に成功しており、プロテオリポソーム作製の条件を検討している。プロテオリポソームを用いた、より詳細な基質輸送機構を解析したい。
2.ABCD4のリソソーム局在化機構とビタミンB12輸送機構の解析
CRISPR/Cas9システムでLMBD1をノックアウトした細胞を作製し、内在性ABCD4の局在がLMBD1で制御されていることを検証する。ABCD4ならびにABCD4とLMBD1を共発現させた膜小胞を発現させ、ビタミンB12輸送機構を解析する。LMBD1のビタミンB12輸送における役割にも着目する。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (9件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Role of NH2-terminal hydrophobic motif in the subcellular localization of ATP-binding cassette protein subfamily D: common features in eukaryotic organisms.2014

    • 著者名/発表者名
      Lee A, Asahina K, Okamoto T, Kawaguchi K, Kostsin DG, Kashiwayama Y, Takanashi K, Yazaki K, Imanaka T, Morita M.
    • 雑誌名

      Biochem Biophy Res Commun

      巻: 453 ページ: 612-618

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2014.09.133

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 副腎白質ジストロフィー治療薬開発を目指して2015

    • 著者名/発表者名
      守田雅志,今中常雄
    • 学会等名
      日本薬学会第135年会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2015-03-25 – 2015-03-28
  • [学会発表] ペルオキシソーム膜ABCタンパク質ABCD1の基質輸送メカニズムの解明2015

    • 著者名/発表者名
      川口甲介, Agustina R, 木村このみ, 渡辺志朗, 山田純司, 守田雅志, 今中常雄
    • 学会等名
      日本薬学会第135年会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2015-03-25 – 2015-03-28
  • [学会発表] 副腎白質ジストロフィー治療薬の開発-ミスセンス変異ABCD1タンパク質を安定化する化合物の検索とbortezomibの効果2014

    • 著者名/発表者名
      佐藤愛里,井上健吾,守田雅志,Kostsin DG,山崎こず枝,下澤伸行,今中常雄
    • 学会等名
      第37回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2014-11-25 – 2014-11-27
  • [学会発表] ペルオキシソーム膜ABCタンパク質ABCD1の基質輸送機構の解析2014

    • 著者名/発表者名
      川口甲介,Agustina R,渡辺志朗,守田雅志,今中常雄
    • 学会等名
      第37回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2014-11-25 – 2014-11-27
  • [学会発表] ABCトランスポーターサブファミリーD研究の新展開:ABCD1の基質輸送機構とABCD4のリソソームへの局在化機構2014

    • 著者名/発表者名
      今中常雄
    • 学会等名
      第36回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
    • 発表場所
      徳島
    • 年月日
      2014-11-20 – 2014-11-21
    • 招待講演
  • [学会発表] ビタミンB12欠乏症の原因産物ABCトランスポーターABCD4のリソソーム局在化機構の解析2014

    • 著者名/発表者名
      岡元拓海, 川口甲介, 守田雅志, 今中常雄
    • 学会等名
      第36回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
    • 発表場所
      徳島
    • 年月日
      2014-11-20 – 2014-11-21
  • [学会発表] ABCトランスポーターABCD4のリソソームへの局在化機構解析2014

    • 著者名/発表者名
      岡元拓海,川口甲介,守田雅志,今中常雄
    • 学会等名
      第87回日本生化学会大会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2014-10-15 – 2014-10-18
  • [学会発表] ライソゾーム病としてのビタミンB12欠乏症:LMBD1を介したABCトランスポーターABCD4のライソゾームへの局在化機構とその異常2014

    • 著者名/発表者名
      川口甲介,岡元拓海,守田雅志,今中常雄
    • 学会等名
      第19回日本ライソゾーム病研究会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-10-03 – 2014-10-04
  • [学会発表] Transport mechanism of acyl-CoA into peroxisomes by a peroxisomal ABC transporter, ABCD12014

    • 著者名/発表者名
      Agustina R, Kawaguchi K, Watanabe S, Yamada J, Morita M, Imanaka T.
    • 学会等名
      第13回次世代を担う若手ファーマ・バイオフォーラム2014
    • 発表場所
      富山
    • 年月日
      2014-09-20 – 2014-09-21
  • [備考] 富山大学大学院医学薬学研究部(薬学)分子細胞機能学研究室

    • URL

      http://www.pha.u-toyama.ac.jp/laboratory/cellbiol/index.html

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公開日: 2016-05-27  

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