Elucidation of multilayered cellular responses to osmotic environment and functions of the response in macrophages

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本年度は研究計画に従って以下の項目について解析しデータを得た。（１）ASK3を介する浸透圧感知とシグナル伝達の解析。これまでの解析からASK3の高浸透圧応答性には液-液相分離による液滴の形成が必要であることを明らかにしている。今回新たにTRPM4チャネルを介したNaイオン流入もASK3液滴の流動性維持に必要であることを発見するとともに、ASK3以外の分子も細胞内Na濃度によって液滴の物性を変化させることを突き止めた。これにより高浸透圧の感知とシグナル伝達における新たな分子機構の提唱に至った。（２）新たなシグナル経路によるNFAT5の転写活性制御。我々は、NFAT5の高浸透圧依存的な核内移行を指標としたゲノムワイドsiRNAスクリーニングによりこれまで関与が知られていないシグナル伝達経路の分子がNFAT5の機能を制御することを突き止めている。本年度は、このシグナル伝達経路の複数の上流因子のうちどれがNFAT5の制御に関与するか明らかにした。また、同定した制御分子のマクロファージ特異的ノックアウトマウスを導入し、このマウスの腹腔マクロファージは高浸透圧応答において欠陥があることを明らかにした。（３）浸透圧ストレスで変化する糖代謝の解析。我々は、高浸透圧刺激でPDKの活性が上昇し、糖代謝が急激にOXPHOSから好気解糖にシフトすることを明らかにしている。本年度、このPDK活性化のメカニズムについて、既知のタンパク質リン酸化経路や、アロステリック効果を与える複数の代謝物の関与を検討したが、どの経路の関与も認められず、高浸透圧においては新たなPDKの制御機構があることが示唆された。また、高浸透圧ストレス後に数分で起こる糖代謝のシフトとPDHのリン酸化は少なくとも8時間は持続することを確かめ、細胞代謝に長期的に大きな影響を与えることが明らかになった。