2021 Fiscal Year Annual Research Report
階層的アプローチによる膜輸送体の隠されている生理的基質の解明
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21H03365
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| Research Institution | Jikei University School of Medicine |
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Principal Investigator |
永森 收志 東京慈恵会医科大学, 医学部, 准教授 (90467572)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
笹部 潤平 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (10398612)
西山 賢一 岩手大学, 農学部, 教授 (80291334)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | トランスポーター / マルチオミクス / D-アミノ酸 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒト体内で物質輸送を司る450種類以上のSLCトランスポーターのうち、30%がオーファン分子であり、輸送基質が報告されている分子の多くについても生理機能は未解明である。特に生体内において希少な物質の輸送を担う分子の実体のほとんどが不明である。主要栄養素であるアミノ酸は輸送体研究も進んでいるが、それらはL-アミノ酸トランスポーターである。一方、鏡像異性体のD-アミノ酸も重要な生理的役割を持つ。生体内のアミノ酸がL体であることはよく知られているが、微量ながらD-アミノ酸も生体内で存在しており、生体内で重要な役割を持つことが明らかになってきた。D-セリン（Ser）は、脳内Serのうち三分の一を占め、興奮性化学伝達を制御しているが、その輸送分子については不明な点が多い。本研究では、網羅的膜プロテオミクス、アミノ酸メタボロミクスにcell-free系からex vivo, in vivo系まで多様な輸送機能解析系を組み合わせる分子から個体までを解析する階層的手法で、希少物質を輸送するトランスポーター分子群を同定し、その輸送システムの全体像を明らかにすることを目指している。2021年度は、腎臓刷子縁膜におけるD-Seシステムを解明するための、実験系の構築および基盤データの取得を主に行った。本研究で明らかにされる新たな輸送システムの理解は、その輸送システムや基質が関連する疾患の治療・診断法開発を促進するだけではなく、トランスポーターの隠された輸送機能を明らかにする手法を提示するものである。さらに本研究で開発される手法により、微量で生理活性を持つ栄養素を輸送する新規トランスポーターの同定が可能になる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
コロナ禍において物資の流通が滞ったことにより、予定していた機器や試薬の入手が出来なかった。また、予定していた共同研究者らとの対面での打合せおよび実験が実現しなかった。
一方で、以下の成果を得た。
・無細胞系を用いたD-Ser輸送活性の定量的解析：精製トランスポーターや、さらに分子を再構成したプロテオリポソームを用いて、D-Serトランスポーター候補分子として見いだしていたSMCT1およびSMCT2のD-Ser輸送機能解析を実施し、D-Ser輸送能を持つことを明らかにした。また、細胞毒性を用いたD-Serトランスポーター候補スクリーニングで、対照分子やSMCTsと逆に毒性を抑制した分子を見いだした。
・BBMVを用いたD-Ser再吸収トランスポーター解析：マウス刷子縁膜小胞（BBMV）を用いて、D-Ser輸送寄与率を解析した。
・モデル動物：新たにマルチオミクス解析を進めるためのモデル動物を作成した。
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| Strategy for Future Research Activity |
・無細胞系を用いた解析： 前年度までに機能を明らかにした分子について、精製タンパク質を再構成したプロテオリポソームを作成して、kinetics解析を実施する。また、Dアミノ酸センサーの性能試験を無細胞系を用いて実施する。
・マルチオミクスデータによる新規輸送システムの解析： モデル動物の組織/体液等を解析することで取得したプロテオミクス、メタボロミクス、トランスクリプトミクスなどのマルチオミクスデータ を統合し、新規輸送システムの同定、解析を進める。
・膜輸送システムのex vivo解析： モデル動物の組織から膜小胞を調整し、既に同定した輸送体や新規輸送システムの輸送活性解析を実施する。その輸送機能解析結果をマルチオミクスデータにフィードバックし、輸送システムの解明を進める。
・膜輸送システムに関わる相互作用分子の解析： 新たに開発したタンパク質間相互作用の網羅的解析手法を用いて、これまでに同定した輸送体や新たに解析進めた輸送システムの構成分子と相互作用する生体分子を同定・解析し、膜輸送活性との関係を明らかにする。既に、D-Ser輸送体として明らかにしたSMCTs分子が相互作用する分子とそれらを含む超複合体の存在を明らかにしており、この超複合体の形成と輸送機能の相関を明らかにする。
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