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2018 年度 実績報告書

小胞体―ミトコンドリア連携ゾーンにおけるII型膜タンパク質CKAP4の機能解析

公募研究

研究領域細胞機能を司るオルガネラ・ゾーンの解読
研究課題/領域番号 18H04861
研究機関大阪大学

研究代表者

菊池 章  大阪大学, 医学系研究科, 教授 (10204827)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
キーワードCKAP4 / 小胞体 / ミトコンドリア / パルミチン酸化 / MAM / ATP産生
研究実績の概要

(1) CKAP4がMAMの動態へ与える影響の解析:野生型およびCKAP4ノックアウト(KO)とCKAP4 KOにCKAP4を発現させたCKAP4レスキュー細胞に、MAMを標識するためのGFP-mitochondrial fission factor (Mff)と小胞体特異的な蛍光タンパク質(mCherry-Sec61b)を発現させ観察した。CKAP4 KO細胞では小胞体のシート構造が広がり、MAM の数が増加したが、これらの異常は野生型CKAP4を発現させることにより、野生型細胞と同じレベルまで回復した。CKAP4は100番目のシステイン残基がパルミチン酸化されるが、パルミチン酸化されない変異体(CKAP4 C100S)の発現では回復できなかった。
(2) CKAP4によるMAMの構造制御機構の解析とMAMにおけるCKAP4結合タンパク質の同定:CKAP KO細胞に対してERの構造を変化させることが報告されている分子(reticulon, atlastin, lunapark)を発現させて、MAMに対する影響を確認した。reticulonの発現により、CKAP4 KO細胞のERの構造異常は回復し、MAMの数も野生型細胞と同じレベルまで回復した。MAMにおけるCKAP4結合タンパク質の同定を行うためにCKAP4 KO細胞にHA-FLAGタグ付きのCKAP4を発現させたレスキュー細胞を樹立した。
(3) MAMの異常にもとづく疾患におけるCKAP4の役割に関する解析:MAMの形成異常が報告されている炎症性疾患におけるCKAP4の役割を明らかにするため、CKAP4 KOマウスに炎症を誘発する薬剤 (DSS) を投与した。しかし、CKAP4 KOマウスは野生型マウスと比較して腸管炎症に差は認められなかった。

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

研究実施計画に記載したCKAP4がMAMの動態へ与える影響やCKAP4によるMAMの構造制御機構の解析については、当初の予定通り完了した。MAMにおけるCKAP4結合タンパク質の同定とMAMの異常にもとづく疾患におけるCKAP4の役割に関する解析については既に予備的な結果は出ているので、継続して研究を行っている。これらの成果にもとづいて、「おおむね順調に進展している」と判断した。

今後の研究の推進方策

(1) CKAP4によるMAMの構造制御機構の解析とMAMにおけるCKAP4結合タンパク質の同定:CKAP4によるMAMの構造制御機構を明らかにするため、CKAP4 KO細胞にタグ付きのCKAP4を発現させた細胞からMAMを含む分画を単離し、MAMにおけるCKAP4の結合タンパク質を探索する。得られた候補タンパク質を発現またはノックダウンさせ、MAMの形成や小胞体の構造、ミトコンドリアの機能に与える影響を解析する。
(2) CKAP4-VDAC2相互作用によるMAMの機能制御機構の解析:CKAP4とVDAC2の相互作用によるMAMを介したミトコンドリアの機能制御機構を明らかにするため、VDAC2との結合に必要なCKAP4領域を決定する。CKAP4 KO細胞にVDAC2結合領域が欠損したCKAP4を発現させ、CKAP4 KO細胞で観察された表現型が回復するか否かを検討する。すなわち、CKAP4 KO細胞におけるミトコンドリアのATP産生能やミトコンドリアへのCa2+流入を測定する。また、CKAP4がVDAC2とIP3受容体の複合体形成を阻害するか否かを明らかにする。
(3) パルミチン酸修飾によるCKAP4局在の動的変化がMAMの形成へ与える影響の解析:CKAP4のパルミチン酸修飾とMAMへの局在の関係を明らかにするため、CKAP4 C100SをCKAP4 KO細胞に発現させ、MAMへ局在化やMAMの形成、VDAC2との結合、ミトコンドリアの機能に与える影響を検討する。
(4) MAMの異常にもとづく疾患におけるCKAP4の役割に関する解析:MAMの形成異常が報告されている神経変性疾患におけるCKAP4の役割を明らかにするため、CKAP4 KOマウスおよび野生型マウスを老齢になるまで長期間飼育し、運動協調能を測定する。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 3件、 招待講演 6件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [国際共同研究] Germans Trias i Pujol Research Institute(スペイン)

    • 国名
      スペイン
    • 外国機関名
      Germans Trias i Pujol Research Institute
  • [国際共同研究] Institute of Applied Physics (APH)(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Institute of Applied Physics (APH)
  • [雑誌論文] p63-dependent Dickkopf3 expression promotes esophageal cancer cell proliferation via CKAP4.2018

    • 著者名/発表者名
      Chihiro Kajiwara, Katsumi Fumoto, Hirokazu Kimura, Satoshi Nojima, Keita Asano, Kazuki Odagiri, Makoto Yamasaki, Hayato Hikita, Tetsuo Takehara, Yuichiro Doki, Eiichi Morii, Akira Kikuchi.
    • 雑誌名

      Cancer Res.

      巻: 78(21) ページ: 6107-6120

    • DOI

      10.1158/0008-5472.CAN-18-1749.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Wnt5a-induced cell migration is associated with the aggressiveness of estrogen receptor-positive breast cancer.2018

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi, Y, Kadoya, T, Amioka, A, Hanaki, H, Sasada, S, Masumoto, N, Yamamoto, H, Arihiro, K, Kikuchi, A, Okada, M.
    • 雑誌名

      Oncotarget

      巻: 9(30) ページ: 20979-20992

    • DOI

      10. 18632/ oncotarget. 24761.

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Map7/7D1 and Dvl form a feedback loop that facilitates microtubule remodeling and Wnt5a signaling.2018

    • 著者名/発表者名
      Kikuchi K, Nakamura A, Arata M, Shi D, Nakagawa M, Tanaka T, Uemura T, Fujimori T, Kikuchi A, Uezu A, Sakamoto Y, Nakanishi H.
    • 雑誌名

      EMBO Rep.

      巻: 19(7) ページ: e45471

    • DOI

      10.15252/embr.201745471.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chemically modified antisense oligonucleotide against ARL4C inhibits primary and metastatic liver tumor growth.2018

    • 著者名/発表者名
      Harada, T., Matsumoto, S., Hirota, S., Kimura, H., Fujii, S., Kasahara, Y., Gon, H., Yoshida, T., Itoh, T., Haraguchi, N., Mizushima, T., Noda, T., Eguchi, H., Nojima, S., Morii, E., Fukumoto, T., Obika, S., Kikuchi, A.
    • 雑誌名

      Mol. Cancer Ther.

      巻: 18(3) ページ: 602-612

    • DOI

      10.1038/s41388-018-0179-2.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] CKAP4, a DKK1 Receptor, Is a Biomarker in Exosomes Derived from Pancreatic Cancer and a Molecular Target for Therapy.2018

    • 著者名/発表者名
      Kimura H, Yamamoto H, Harada T, Fumoto K, Osugi Y, Sada R, Maehara N, Hikita H, Mori S, Eguchi H, Ikawa M, Takehara T, Kikuchi A.
    • 雑誌名

      Cli. Cancer Res.

      巻: 25(6) ページ: 1936-1947

    • DOI

      10.1158/1078-0432.CCR-18-2124.

    • 査読あり
  • [学会発表] DKK1-CKAP4 axis: A novel cancer signaling and its implications in clinical use.2019

    • 著者名/発表者名
      Kikuchi, A.
    • 学会等名
      The 1st OIST-OU Joint Symposium-Cell Biology and Immunology.
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The Dickkopf1-CKAP4 pathway, a novel cancer signaling, represents a therapeutic target for cancer therapy.2018

    • 著者名/発表者名
      Kikuchi,A.
    • 学会等名
      IUBMB Congress 2018
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The novel Dickkopfs-CKAP4 signaling pathway represents diagnostic and therapeutic targets for cancer.2018

    • 著者名/発表者名
      Kikuchi,A.
    • 学会等名
      Wnt Meeting 2018
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 小胞体―ミトコンドリア連携ゾーンにおけるⅡ型膜タンパク質CKAP4の機能解析。2018

    • 著者名/発表者名
      菊池 章
    • 学会等名
      オルガネラゾーン班会議
  • [学会発表] Dickkopf1-CKAP4を介する新規がんシグナル経路による細胞増殖機構。2018

    • 著者名/発表者名
      菊池 章
    • 学会等名
      平成30年度生理学研究所研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] CKAP4による小胞体構造形成機構。2018

    • 著者名/発表者名
      大杉祥仁、麓勝己、菊池章
    • 学会等名
      第91回日本生化学学会大会
  • [学会発表] Arl4cとIQGAP1の相互作用による膵癌細胞の増殖制御機構。2018

    • 著者名/発表者名
      赤間俊之、松本真司、原田昭和、庄嶋健作、菊池章
    • 学会等名
      第91回日本生化学会大会
  • [学会発表] DKK1の新規受容体であるCKAP4のエクソソームへの移行機構の解析。2018

    • 著者名/発表者名
      木村公一、菊池章
    • 学会等名
      第91回日本生化学会大会
  • [学会発表] Dynamic palmitoylation regulates membrane microdomain localization and cancer cell proliferative signaling activity of CKAP4.2018

    • 著者名/発表者名
      佐田遼太、木村公一、山本英樹、菊池章
    • 学会等名
      第91回日本生化学会大会
  • [学会発表] The Dickkopf1-CKAP4 pathway, a novel cancer signaling, represents molecular targets for cancer therapy.2018

    • 著者名/発表者名
      菊池章、木村公一、麓勝己
    • 学会等名
      第77回日本癌学会学術総会
    • 招待講演
  • [学会発表] 新規がんシグナルDickkopf1-CKAP4経路は、がん治療および診断のための分子標的となる。2018

    • 著者名/発表者名
      菊池章
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会
    • 招待講演
  • [備考] 大阪大学医学系研究科分子病態生化学HP

    • URL

      http://www.med.osaka-u.ac.jp/pub/molbiobc/

  • [産業財産権] 抗CKAP4モノクローナル抗体2018

    • 発明者名
      菊池章、麓勝己、木村公一
    • 権利者名
      菊池章、麓勝己、木村公一
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      PCT/JP2018/035719
    • 外国

URL: 

公開日: 2019-12-27  

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