間葉系幹細胞の分化における一次繊毛の機能に着目した繊毛病の分子基盤の解明

本年度は、繊毛内タンパク質輸送装置（IFT装置）のサブユニットであるIFT52の変異に起因する繊毛病の分子基盤解明を目指して研究を行った。具体的には、頭蓋外胚葉異形成症（CED）と短肋骨多指症候群（SRPS）を引き起こすIFT52の変異が、IFT装置の構築と細胞レベルの表現型に与える影響を解析した。タンパク質間相互作用解析の結果、CEDやSRPSを引き起こすIFT52の変異によって、繊毛内タンパク質の順行輸送を担うIFT-B複合体のIFT-B1bサブ複合体とIFT-B2サブ複合体の相互作用が減弱することを見出した。さらに、これらの変異によって繊毛内順行輸送を担うモータータンパク質であるキネシン２とIFT-B複合体の相互作用も減弱することを明らかにした。次に、繊毛病の原因となるIFT52の変異が細胞レベルの表現型に与える影響を調べるため、IFT52をノックアウト（KO）したhTERT-RPE1細胞を樹立した。このIFT52-KO細胞にCEDやSRPSの原因となるIFT52変異体を発現させたレスキュー細胞を作製し、蛍光抗体法によって細胞の表現型を観察した。その結果、繊毛病の原因変異体を発現させたレスキュー細胞では、一次繊毛に局在するIFT-B複合体が減少し、繊毛先端へのタンパク質輸送が抑制されることを発見した。さらに、IFT52変異体を発現させたレスキュー細胞では、野生型のIFT52を発現させた細胞に比べて一次繊毛の形成率も低下する傾向があった。以上の結果から、IFT52の変異による繊毛先端へのタンパク質輸送の抑制と、それに伴う一次繊毛の形成不全が繊毛病発症の一因であることが明らかになった。

本年度は、繊毛内タンパク質輸送装置（IFT装置）のサブユニットであるIFT52の変異に起因する繊毛病の分子基盤解明を目指して研究を行った。具体的には、頭蓋外胚葉異形成症（CED）と短肋骨多指症候群（SRPS）を引き起こすIFT52の変異が、IFT装置の構築と細胞レベルの表現型に与える影響を解析した。タンパク質間相互作用解析の結果、CEDやSRPSを引き起こすIFT52の変異によって、繊毛内タンパク質の順行輸送を担うIFT-B複合体のIFT-B1bサブ複合体とIFT-B2サブ複合体の相互作用が減弱することを見出した。さらに、これらの変異によって繊毛内順行輸送を担うモータータンパク質であるキネシン２とIFT-B複合体の相互作用も減弱することを明らかにした。次に、繊毛病の原因となるIFT52の変異が細胞レベルの表現型に与える影響を調べるため、IFT52をノックアウト（KO）したhTERT-RPE1細胞を樹立した。このIFT52-KO細胞にCEDやSRPSの原因となるIFT52変異体を発現させたレスキュー細胞を作製し、蛍光抗体法によって細胞の表現型を観察した。その結果、繊毛病の原因変異体を発現させたレスキュー細胞では、一次繊毛に局在するIFT-B複合体が減少し、繊毛先端へのタンパク質輸送が抑制されることを発見した。さらに、IFT52変異体を発現させたレスキュー細胞では、野生型のIFT52を発現させた細胞に比べて一次繊毛の形成率も低下する傾向があった。以上の結果から、IFT52の変異による繊毛先端へのタンパク質輸送の抑制と、それに伴う一次繊毛の形成不全が繊毛病発症の一因であることが明らかになった。