ｍＴＯＲＣ１シグナル制御の分子基盤とその破綻による病態解明
研究代表者
岡田雅人
大阪大学 微生物病研究所
http://www.biken.osaka-u.ac.jp/laboratories/detail/11
研究概要
mTORC1（mechanistic Target Of Rapamycin complex 1）は、成長因子刺激や細胞の栄養状態に応じて生体成分の同化と異化のバランスを調節することにより、細胞の成長や生存に必須の役割を担う中心的な制御因子である。また、mTORC1シグナルの破綻が糖尿病やがんなどの疾患とも密接に関わることから、その重要性が近年大きく注目されている。mTORC1は、主にリソソーム膜上で活性調節されるのが特徴である。その活性化には、アミノ酸に依存したp18-Ragulator-RagA/C GTPaseとの結合によるリソソーム膜への局在化と、成長因子シグナルに応答して活性化したRheb GTPaseとの相互作用が必要とされている。申請者らはこれまで、p18を世界に先駆けて同定し、p18のKOマウスや細胞を用いてp18-Ragulator-RagA/C複合体の生理機能を解析してきた。しかしながら、特にアミノ酸によるRagA/Cの活性制御機構に関しては不明な点が多く残されていた。そこで申請者らは、分子構造からのアプローチとして、p18-Ragulator-RagA/C複合体の結晶構造を解明し、p18にラッピングされたユニークなRagulator構造が、アミノ酸によるmTORC1制御のシグナルプラットフォームとして機能する可能性を報告してきた。本研究では、それをさらに発展させて、p18-Ragulatorを介するmTORC1シグナル制御の分子基盤を確立し、また、大腸上皮における生理機能を解析することによって、mTORC1シグナルの破綻によるがん病態を解明することを目的として以下の解析を行う。
① p18-Ragulator-RagA/Cとその活性制御因子との相互作用の分子基盤解析
p18-Ragulator-RagA/C複合体とRagA/Cの制御因子であるGATOR1およびFLCNとの相互作用の特異性や様式を、生化学的解析およびクライオ電子顕微鏡等を用いた構造解析により明らかにする。
② mTORC1シグナル制御の数理モデルの構築
mTORC1の制御に関わる主要な分子をKOした細胞を調整しているので、それらにおけるアミノ酸に依存したmTORC1活性化の経時的かつ定量的な生化学データを収集する。それらをもとにmTORC1シグナルの数理モデルを構築し、様々な環境変化に対するmTORC1の活性変化をシミュレーションする。
③ 大腸上皮におけるp18-Ragulator-mTORC1の生理機能とがん病態との関連性の解析。
がんを多発する大腸上皮をターゲットにしたp18 KOマウスを用いて、p18-Ragulator- mTORC1シグナルの大腸上皮における生理機能を解析する。また、がん化における本シグナルの意義の解析を行い、p18-Ragulator-mTORC１シグナルの機能破綻とがん病態との関連性を解明する。
参考文献
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