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

2019 年度 実績報告書

• 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 / ミトコンドリア / 小胞体 / パルミチン酸化 / 呼吸能

研究実績の概要

CKAP4は主として小胞体に局在し、N端側を細胞質側に、C端側を小胞体内腔側に向けるII型膜タンパク質であり、小胞体の構造維持に関与することが報告されていた。私共は、2018年度に得た実績に加えてさらに下記の成果を得た。
CRISPR/Cas システムを用いて作製したCKAP4ノックアウト(KO)細胞において、ミトコンドリアのクリスタの形態異常、膜電位の低下、呼吸能の低下、小胞体-ミトコンドリア接触点の増加、ミトコンドリア内のカルシウム濃度の上昇、低グルコース条件下での細胞増殖の低下を認めた。CKAP4の新規結合タンパク質として同定したVDAC2（ミトコンドリア外膜に存在するチャネルタンパク質）は、パルミチン酸化を受けない変異体CKAP4C100Sと結合しなかった。VDAC2は小胞体-ミトコンドリア接触点において、イノシトール三リン酸受容体（IP3R）やGRP75と相互作用し、小胞体からミトコンドリアへのCa2+の流入に関与する。CKAP4 KO細胞で観察されたミトコンドリアの機能異常や小胞体-ミトコンドリア接触点の過形成は野生型CKAP4ではレスキューできたが、VDAC2と結合できないCKAP4C100Sではレスキューできなかった。一方、CKAP4C100Sは野生型CKAP4と同様に、小胞体-ミトコンドリア接触点と非接触点の両分画に局在した。さらに、CKAP4 KOマウスは長期飼育を続けると生後一年半頃から軽度の運動失調を示し、小脳プルキンエ細胞の部分的脱落を認めた。
これらの結果から、CKAP4のパルミチン酸化はCKAP4の小胞体における局在制御よりも機能制御に重要であり、CKAP4はVDAC2との結合を介して、ミトコンドリアの機能を調製することが示唆された。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] ARL4C is associated with initiation and progression of lung adenocarcinoma and represents a therapeutic target. (2020)
  • 著者名/発表者名: Kimura, K., Matsumoto, S. Harada T, Morii E, Nagatomo I, Shintani Y, Kikuchi, A.
  • 雑誌名: Cancer Science 巻: 111 ページ: 951～961
  • DOI: 10.1111/cas.14303
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dynamic palmitoylation controls the microdomain localization of the DKK1 receptors CKAP4 and LRP6. (2019)
  • 著者名/発表者名: Sada, R., Kimura, H., Fukata, Y., Fukata, M., Yamamoto, H., Kikuchi, A.
  • 雑誌名: Science Signaling 巻: 12 ページ: aat9519
  • DOI: 10.1126/scisignal.aat9519
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] CKAP4 Regulates Cell Migration via the Interaction with and Recycling of Integrin. (2019)
  • 著者名/発表者名: Osugi, Y., Fumoto, K., Kikuchi, A.
  • 雑誌名: Molecular and Cellular Biology 巻: 39 ページ: e00073-19
  • DOI: 10.1128/MCB.00073-19
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mark1 regulates distal airspace expansion through type I pneumocyte flattening in lung development. (2019)
  • 著者名/発表者名: Fumoto, K, Takigawa-Imamura, H, Sumiyama, K, Yoshimura, SH, Maehara, N, Kikuchi, A.
  • 雑誌名: Journal of Cell Science 巻: 132 ページ: jcs235556
  • DOI: 10.1242/jcs.235556
  • 査読あり
• [雑誌論文] GREB1 induced by Wnt signaling promotes development of hepatoblastoma by suppressing TGFβ signaling. (2019)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto, S., Yamamichi, T., Shinzawa, K., Kasahara, Y., Nojima, S., Kodama, T., Obika, S., Takehara, T., Morii, E., Okuyama, H., and Kikuchi, A.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 10 ページ: 3882
  • DOI: 10.1038/s41467-019-11533-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] CKAP4, a DKK1 Receptor, Is a Biomarker in Exosomes Derived from Pancreatic Cancer and a Molecular Target for Therapy. (2019)
  • 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: Clinical Cancer Research 巻: 25 ページ: 1936～1947
  • DOI: 10.1158/1078-0432.CCR-18-2124
  • 査読あり
• [学会発表] The Novel Target Molecule of Wnt/Beta-Catenin Signaling and Cancer. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi,A.
  • 学会等名: Wnt Signaling (Gordon Conference)
  • 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. (2019)
  • 著者名/発表者名: 菊池章、原田武志、松本真司.
  • 学会等名: オルガネラゾーン班会議.
  • 招待講演
• [学会発表] 二つの受容体LRP6とCKAP4を介するDKK1シグナルによる細胞機能制御 (2019)
  • 著者名/発表者名: 菊池章、佐田遼太、木村公一、山本英樹.
  • 学会等名: 第71回日本細胞生物学会大会 合同年次大会・第19回日本蛋白質科学会年会.
  • 招待講演
• [学会発表] CKAP4-VDAC2相互作用によるミトコンドリア機能の制御. (2019)
  • 著者名/発表者名: 原田武志、大杉祥仁、松本真司、菊池章.
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年
• [備考] 大阪大学医学系研究科分子病態生化学
  • URL: http://www.med.osaka-u.ac.jp/pub/molbiobc/