2018 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis of the communication zone between endosomes and mitochondria
Publicly Offered Research
| Project Area | Toward an integrative understanding of functional zones in organelles |
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| Project/Area Number |
18H04850
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
大場 雄介 北海道大学, 医学研究院, 教授 (30333503)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | バイオイメージング / ミトコンドリア / エンドソーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、低分子量GTP結合タンパク質Rasと、その標的因子の1つであるphosphoinositide 3-kinase (PI3K)が、他の標的因子とは異なり上皮増殖因子 (epidermal growth factor, EGF) 刺激依存的にエンドソームでRasと複合体を形成する分子メカニズムを解明することから開始した。
Rasの主な標的因子のRas-binding domain（RBD）のアミノ酸配列を比較にり、PI3K特異的配列を見出し、Ras-PI3K endosomal localization（RAPEL）配列と命名した。RAPEL結合因子を酵母ツーハイブリッド法で探索したところ、ミトコンドリア外膜タンパク質voltage-dependent anion channel 2（VDAC2）が同定された。VDAC2のノックダウンによりRas-PI3K複合体のエンドソーム局在、クラスリン非依存性エンドサイトーシス、エンドソームの成熟化が抑制された。
次に、ミトコンドリアタンパク質がいかにしてエンドサイトーシスの制御に関与するかを調べるため、生細胞内でミトコンドリアとエンドソームのダイナミクスを詳細に観察したところ、両者は一過性に近接していることが明らかになった。この近接は、コントロール細胞ではEGF刺激後で促進されたのに対し、VDAC2ノックダウン細胞では変化が認められなかった。さらに光遺伝学を用いてミトコンドリア―エンドソーム間相互作用を青色光により誘導する系を構築したところ、相互作用依存性にエンドソームの酸性化が促進された。したがって、エンドソームとミトコンドリア間の接触ゾーンの形成がエンドソームとの成熟化を促進すること、RAPELとVDAC2がゾーン形成のtetheringに関与することが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
概ね調書記載の計画通りの進捗であるため。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、ゾーン形成とエンドソームの成熟化にVDAC2の機能が必要か否かなどを明らかにしていきたい。特に、ゾーンを介した、ATPやH+の供給と、それによるエンドソーム上のvacuolar (H+) ATPase（V-ATPase）の活性調節に注目して研究を進める予定である。
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Research Products
(13 results)
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[Journal Article] A peptide derived from phosphoinositide 3-kinase inhibits endocytosis and influenza virus infection.2019
Author(s)
Yoichiro Fujioka, Aya O. Satoh, Kosui Horiuchi, Mari Fujioka, Kaori Tsutsumi, Junko Sasaki, Prabha Nepal, Sayaka Kashiwagi, Sarad Paudel, Shinya Nishide, Asuka Nanbo, Takehiko Sasaki, Yusuke Ohba
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Journal Title
Cell Structure and Function
Volume: in Press
Pages: in Press
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] A Sialylated Voltage-Dependent Ca2+Channel Binds Hemagglutinin and Mediates Influenza A Virus Entry into Mammalian Cells2018
Author(s)
Yoichiro Fujioka, Shinya Nishide, Toyoyuki Ose, Tadaki Suzuki, Izumi Kato, Hideo Fukuhara, Mari Fujioka, Kosui Horiuchi, Aya O. Satoh, Prabha Nepal, Sayaka Kashiwagi, Jing Wang, Mika Horiguchi, Yuko Sato, Sarad Paudel, Asuka Nanbo, Tadaaki Miyazaki, Hideki Hasegawa, Katsumi Maenaka, Yusuke Ohba
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Journal Title
Cell Host & Microbe
Volume: 23
Pages: 809-818.e5
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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