極性タンパク質、PAR-1キナーゼの哺乳動物上皮細胞極性化過程における機能の研究

• 研究課題/領域番号: 15570163
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 細胞生物学
• 研究機関: 横浜市立大学
• 研究代表者: 鈴木 厚 横浜市立大学, 大学院・医学研究科, 講師 (00264606)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 3,700千円 (直接経費: 3,700千円); 2004年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円); 2003年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
• キーワード: PAR / 上皮細胞 / 細胞極性 / PKC / プロテインキナーゼC

研究概要

全体として、初期に設定した目標に対して十分満足のいく結果を生み出すことができ(下記参照)、こうした成果を最終的に論文として公表することができた(Curr.Biol.14:539-551,2004)。その点で、交付を受けた科学研究補助金を非常に有効な形で生かすことができたと自信を持って言うことができる。初年度である平成15年度には、哺乳動物PAR-1キナーゼのスレオニン595がaPKCによってvivo, vitroで特異的にリン酸化され、かつそのリン酸化によってPAR-1の上皮細胞側底膜への結合が阻害されることを生化学的に明らかとした。さらに平成16年度には、(1)このリン酸化により、PAR-1キナーゼと哺乳動物PAR-5ホモログである14-3-3タンパク質の結合が誘導されること、さらに、(2)極性化した上皮細胞内では可溶性のPAR-1のみがリン酸化を受け14-3-3と結合しており、膜画分に存在するPAR-1はリン酸化も結合も示さないことを明らかとした。さらに、このリン酸化部位をアラニンに変異させたPAR-1は側底膜のみならず、aPKCが存在する密着結合、さらには頂端膜ドメインにも侵入するようになることを発見した。以上の知見は、aPKCが密着結合部位においてPAR-1bをリン酸化し、14-3-3と協同してPAR-1の側底膜からの遊離を誘導していることを強く示唆した。重要なことは、この結果が、「いかにしてaPKCとPAR-1が正反対の細胞膜表層に相互排除的に局在するのか」というこれまでなぞであった現象の基礎となる分子機構を明確に示したことである。我々が論文を発表した後、ショウジョウバエ卵母細胞、線虫胚においてもこの進化的に保存されたPAR-1のスレオニン残基を利用して同様の極性タンパク質の分布制御機構が動いていることが証明された。我々の今回の研究成果が普遍的な極性制御機構の解明に大きく貢献したと言える。2)一方、この研究をさらに発展させるものとして、培養上皮細胞内でPAR-1と特異的に結合するタンパク質を検索し、非常に興味深いタンパク質の同定に成功し、今後の研究の発展の基礎も築いた。

研究成果

• [雑誌論文] aPKC acts upstream of PAR-1b in both the establishment and maintenance of mammalian epithelial polarity. (2004)
  • 著者名/発表者名: Suzuki et al.
  • 雑誌名: Curr.Biol. 14 ページ: 539-551
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Affixin interacts with a-actinin and mediates integrin signaling for reorganization of F-actin induced by initial cell-substrate interaction. (2004)
  • 著者名/発表者名: Yamaji et al.
  • 雑誌名: J.Cell Biol. 165 ページ: 539-551
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] The first CH domain of affixin activates Cdc42 and Rac1 through αPIX, a Cdc42/Rac1-specific guanine nucleotide exchanging factor. (2004)
  • 著者名/発表者名: Mishima W. et al.
  • 雑誌名: Genes to Cells 9 ページ: 193-204
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Junctional adhesion molecules (JAMs) : more molecules with dual functions? (2004)
  • 著者名/発表者名: Ebnet K. et al.
  • 雑誌名: J.Cell Science 117 ページ: 19-23
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] aPKC acts upstream of PAR-1b in both the establishment and maintenance of mammalian epithelial polarity (2004)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, A., Hirata, M, Kamimura, K., Maniwa, R., Yamanaka, T., Mizuno, K., Kishikawa, M., Hirose, H., Amano, Y., Izumi, N., Miwa, Y., Ohno, S.
  • 雑誌名: Curr. Biol. 14 ページ: 1425-1435
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Affixin interacts with a-actinin and mediates integrin signaling for reorganization of F-actin induced by initial cell-substrate interaction (2004)
  • 著者名/発表者名: Yamaji, S., Suzuki, A., Kanamori, H., Mishima, W., Yoshimi, R., Takasaki, H., Takabayashi, M., Fujimaki, K., Fujisawa, S., Ohno, S., Ishigatsubo, Y.
  • 雑誌名: J. Cell. Biol. 165 ページ: 539-551
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] The first CH domain of affixin activates Cdc42 and Rac1 through aPIX, a Cdc42/Rac1-specific guanine nucleotide exchanging factor (2004)
  • 著者名/発表者名: Mishima, W., Suzuki, A., Yamaji, S., Yoshimi, R., Ueda, A., Kaneko, T., Tanaka, J., Miwa, Y., Ohno, S., Ishigatsubo, Y.
  • 雑誌名: Genes to Cells 9 ページ: 193-204
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Junctional adhesion molecules (JAMs): more molecules with dual functions? (2004)
  • 著者名/発表者名: Ebnet, K., Suzuki, A., Ohno, S., Vestweber, D.
  • 雑誌名: J. Cell Sci. 117 ページ: 19-29
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] The junctional adhesion molecule (JAM) family members JAM-2 and JAM-3 associate with the cell polarity protein PAR-3 : a possible role for JAMs in endothelial cell polarity. (2003)
  • 著者名/発表者名: Ebnet K. et al.
  • 雑誌名: J.Cell Science 116 ページ: 3879-3891
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Mammalian Lgl Forms a Protein Complex with PAR-6 and aPKC Independently of PAR-3 to Regulate Epithelial Cell Polarity. (2003)
  • 著者名/発表者名: Yamanaka T. et al.
  • 雑誌名: Curr.Biol. 13 ページ: 734-743
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Self-association of PAR-3 mediated by the conserved N-terminal domain contributes to the development of epithelial tight junction. (2003)
  • 著者名/発表者名: Mizuno et al.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 278 ページ: 31240-31250
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] A PKC Isotype Essential for the Development of Multicellular Organisms. (2003)
  • 著者名/発表者名: Suzuki A. et al.
  • 雑誌名: J.Biochem. 133 ページ: 9-16
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] The junctional adhesion molecule (JAM) family members JAM-2 and JAM-3 associate with the cell polarity protein PAR-3: a possible role for JAMs in endothelial cell polarity (2003)
  • 著者名/発表者名: Ebnet, K., Aurrand-Lions, M., Kuhn, A., Kiefer, F., Butz, S., Zander, K., Brickwedde, M.K., Suzuki, A., Imhof, B.A., Vestweber, D.
  • 雑誌名: J. Cell Sci. 116 ページ: 3879-91
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Self-association of PAR-3 mediated by the conserved N-terminal domain contributes to the development of epithelial tight junction (2003)
  • 著者名/発表者名: Mizuno, K., Suzuki, A., Hirose, T., Kitamura, K., Kutsuzawa, Y., Futaki, M., Amano, Y., Ohno, S.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 278 ページ: 31240-31250
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Mammalian Lgl Forms a Protein Complex with PAR-6 and aPKC Independently of PAR-3 to Regulate Epithelial Cell Polarity (2003)
  • 著者名/発表者名: Yamanaka, T., Horikoshi, Y., Sugiyama, Y., Ishiyama, C., Suzuki, A., Hirose, T., Iwamatsu, A., Shinohara, A., Ohno, S.
  • 雑誌名: Curr Biol 13 ページ: 734-743
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Protein kinase C I/i: A PKC Isotype Essential for the Development of Multicellular Organisms (2003)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, A., Akimoto, K.S., Ohno, S.
  • 雑誌名: J. Biochem. 133 ページ: 9-16
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Mishima W. et al.: "The first CH domain of affixin activates Cdc42 and Rac1 through αPIX, a Cdc42/Rac1-specific guanine nucleotide exchanging factor"Genes to Cells. (In press). (2004)
• [文献書誌] Ebnet K. et al.: "Junctional adhesion molecules (JAMs) : more molecules with dual functions?"J.Cell Science. 117. 19-23 (2003)
• [文献書誌] Ebnet K. et al.: "The junctional adhesion molecule (JAM) family members JAM-2 and JAM-3 associate with the cell polarity protein PAR-3 a possible role for..."J.Cell Science. 116. 3879-3891 (2003)
• [文献書誌] Yamanaka T. et al.: "Mammalian Lg1 Forms a Protein Complex with PAR-6 and aPKC Independently of PAR-3 to Regulate Epithelial Cell Polarity"Curr.Biol.. 13. 734-743 (2003)
• [文献書誌] Mizuno et al.: "Self-association of PAR-3 mediated by the conserved N-terminal domain contributes to the development of epithelial tight junction"J.Biol.Chem.. 278. 31240-31250 (2003)
• [文献書誌] Suzuki A. et al.: "A PKC Isotype Essential for the Development of Multicellular Organisms"J.Biochem.. 133. 9-16 (2003)