低分子量G蛋白質による細胞増殖の制御機構

• Project/Area Number: 12215098
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 片岡 徹 神戸大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (40144472)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 島 扶美 神戸大学, 大学院・医学系研究科, 助手 (60335445) ; 枝松 裕紀 神戸大学, 大学院・医学系研究科, 助手 (70335438) ; 苅谷 研一 琉球大学, 医学部, 教授 (40263371)
• Project Period (FY): 2000 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥79,000,000 (Direct Cost: ¥79,000,000); Fiscal Year 2004: ¥16,000,000 (Direct Cost: ¥16,000,000); Fiscal Year 2003: ¥15,000,000 (Direct Cost: ¥15,000,000); Fiscal Year 2002: ¥15,000,000 (Direct Cost: ¥15,000,000); Fiscal Year 2001: ¥16,000,000 (Direct Cost: ¥16,000,000); Fiscal Year 2000: ¥17,000,000 (Direct Cost: ¥17,000,000)
• Keywords: 低分子量G蛋白質 / ras癌遺伝子 / rap1癌抑制遺伝子 / ホスホリパーゼC / 化学発癌 / ホルボールエステル / X線結晶解析 / ノックアウトマウス / 心臓半月弁弁膜症 / 細胞内局在 / 細胞増殖因子 / RAドメイン / M-Ras / アデニル酸シクラーゼ / グアニンヌクレオチド交換促進因子 / ファルネシル化 / シクラーゼ結合蛋白質 / raf癌遺伝子

Research Abstract

1 ras癌遺伝子依存性の発癌におけるRas/Rap1標的蛋白質ホスホリパーゼCε(PLCε)の機能解析のため、遺伝子ノックアウトマウスを作製しDMBAをイニシエータ、TPAをプロモータとした二段階皮膚化学発癌実験を行なった。ノックアウトマウスでは、野生型マウスに比べパピローマの発生時期が遅延し発生個数が約4分の1に減少した。更に、扁平上皮癌へのプログレッションが全く起こらなかった。発生した全腫瘍において、H-ras遺伝子の61番コドンに活性型変異が見られた。この結果は、PLCεがras癌遺伝子依存性の個体レベルでの発癌に重要な役割を持つことを示した。また、ノックアウトマウスでは、TPA処理により誘導される皮膚基底層細胞の増殖と肥厚が起こらず、PLCεがホルボールエステル下流のシグナル伝達に重要な役割を持つ事を示した。これらの結果は、PLCεが抗癌剤開発の新しい分子標的になることを示唆した。
2 PLCεノックアウトマウスは、先天性心臓半月弁膜症に起因する心室拡張を示した。半月弁の弁葉の肥厚と形態異常を引き起こす分子機構としては、PLCεが上皮増殖因子(EGF)受容体-Ras経路の下流で、骨形成因子受容体下流でのSmad1/5/8の活性化の抑制に関わると推測した。
3 Ras類似蛋白質M-Rasの高次構造解析を通じて、GTP結合型Rasの中に標的蛋白質との結合能力を有する型(state2)と有しない型(state1)が相互変換が可能な状態で存在する事を見いだし、state1の高次構造の決定に世界で初めて成功した。State1は、GTPのγ-リン酸基とRasのセリン-35残基側鎖との結合が解離しており、その結果生じたポケットに嵌入することによりstate1を安定化する物質がRasの機能阻害を通して新しい抗癌剤として使える可能性を示唆した。

Research Products

• [Journal Article] Congenital semilunar valvulogenesis defect in mice deficient in phospholipase Cε (2005)
  • Author(s): Makoto Tadano, et al.
  • Journal Title: Molecular and Cellular Biology 25巻・6号 Pages: 2191-2199
• [Journal Article] Identification of a novel domain of Ras and Rap1 that directs their differential subcellular localizations (2004)
  • Author(s): Kazuhiro Nomura, et al.
  • Journal Title: The Journal of Biological Chemistry 279巻・21号 Pages: 22664-22673
• [Journal Article] Role of the Sec14-like domain of Dbl family exchange factors in the regulation of Rho family GTPases in different subcellular sites (2004)
  • Author(s): Shuji Ueda, et al.
  • Journal Title: Cellular Signaling 16巻・8号 Pages: 899-906
• [Journal Article] Phospholipase Cε regulates ovulation in Caenorhabditis elegans (2004)
  • Author(s): Ken-ichi Kariya, et al.
  • Journal Title: Developmental Biology 274巻・1号 Pages: 201-210
• [Journal Article] Crucial role of phospholipase Cε in chemical carcinogen-induced skin tumor development (2004)
  • Author(s): Yunfeng Bai, et al.
  • Journal Title: Cancer Research 64巻・24号 Pages: 8808-8810
• [Journal Article] Direct activation of fission yeast adenylyl cyclase by heterotrimeric G protein gpa2 (2004)
  • Author(s): Hideki Ogihara, et al.
  • Journal Title: Kobe Journal of Medical Sciences 50巻・4号(印刷中)
• [Patent(Industrial Property Rights)] ホスホリパーゼCεを分子標的とした新規抗がん剤のスクリーニング方法 (2004)
  • Inventor(s): 片岡 徹, 枝松 裕紀
  • Industrial Property Rights Holder: 片岡 徹, 枝松 裕紀
  • Industrial Property Number: 2004-022308
  • Filing Date: 2004-01-29
• [Publications] Kazuhiro Nomura, et al.: "Identification of a novel domain of Ras and Rap1 that directs their differential subcellular localizations"The Journal of Biological Chemistry. 279・未定 印刷中. (2004)
• [Publications] Shuji Ueda, et al.: "Role of the Sec14-like domain of Dbl and Ost guanine nucleotide exchange factors in the regulation of Rho family GTP-binding proteins in different subcellular compartments"Cellular Signalling. 16・未定 印刷中. (2004)
• [Publications] Dongmei Wu, et al.: "Neuronal lineage-specific induction of phospholipase CE expression in the developing mouse brain"European Journal of Neuroscience. 17・8. 1571-1580 (2003)
• [Publications] Kayo Hibino, et al.: "Single- and multiple-molecule dynamics of the signaling from H-Ras to c Raf-1 visualized on the plasma membrane of living cells"Chemphyschem. 4・7. 748-753 (2003)
• [Publications] Chunhua Song, et al.: "Differential roles of Ras and Rap1 in growth factor-dependent activation of phospholipase Cε"Oncogene. 21巻53号. 8105-8113 (2002)
• [Publications] Yoshiya Tanaka, et al.: "H-Ras/mitogen-activated protein kinase pathway inhibits integrin mediated adhesion and induces apoptosis in osteoblasts"The Journal of Biological Chemistry. 277巻24号. 21446-21452 (2002)
• [Publications] Shinya Mitsuhashi, et al.: "Usage of Tautomycetin, a novel inhibitor of protein phosphatase 1(PP1), reveals that PP1 is a positive regulator of Raf-1 in vivo"The Journal of Biological Chemistry. 278巻1号. 82-88 (2003)
• [Publications] Dongmei Wu, et al.: "Neuronal lineage-specific induction of phospholipase Cε expression in the developing mouse brain"European Journal of Neuroscience. (印刷中). (2003)
• [Publications] Kayo Hibino, et al.: "Single-and multiple-molecule dynamics of the signaling from H-Ras to c Raf-1 visualized on the plasma membrane of living cells"Chemphyschem. (印刷中). (2003)
• [Publications] 佐藤 孝哉, 他: "Rasを介するシグナル伝達と癌"Molecular Medicine. 39巻11号. 1238-1246 (2002)
• [Publications] Y.Liao et al.: "RA-GEF1, a guanine nucleotide exchange factor for Rap1, is activated by translocation induced by association with Rap1-GTP and enhances Rap1-dependent B-Raf activation"The Journal of Biological Chemistry. 276巻30号. 28478-28483 (2001)
• [Publications] J.Kato-Stankiewicz et al.: "Epidermal growth factor stimulation of the ACK1/Dbl pathway in a Cdc42 and Grb2-dependent manner"Biochemical and Biophysical Research Communications. 284巻2号. 470-477 (2001)
• [Publications] T-G.Jin et al.: "Role of the CDC25 homology domain of phospholipase Cεin amplification of Rap1-dependent signaling"The Journal of Biological Chemistry. 276巻32号. 30301-30307 (2001)
• [Publications] X.Gao et al.: "Identification and characterization of RA-GEF-2, a Rap guanine nucleotide exchange factor that serves as a downstream target of M-Ras"The Journal of Biological Chemistry. 276巻45号. 42219-42225 (2001)
• [Publications] M.Kido et al.: "Critical function of the Ras-associating domain as a primary Ras-binding site for regulation of Saccharomyces cerevisiae adenylyl cyclase"The Journal of Biological Chemistry. 277巻5号. 3117-3123 (2002)
• [Publications] H.Sendoh et al.,: "Role of Raf-1 conserved region 2 in regulation of Ras-dependent Raf-1 activation."Biochemical and Biophysical Research Commmunications. 271巻3号. 596-602 (2000)
• [Publications] M.Kiyono et al., T.: "Stimulation of ras guanine nucleotide exchange activity of ras-GRF1/CDC25Mm upon tyrosine phosphorylation by the Cdc42-regulated kinase ACK1."Journal of Biological Chemistry. 275巻38号. 29788-29793 (2000)
• [Publications] C.Song et al.,: "Regulation of a novel human phospholopase C, PLCε, through membrane targeting by Ras."Journal of Biological Chemistry. 276巻4号. 2752-2757 (2001)
• [Publications] I.Oishi et al.,: "Critical role of Caenorhabditis elegans homologs of Cds1 (Chk2)-related kinases in meiotic recombination."Molecular and Cellular Biology. 21巻4号. 1329-1335 (2001)
• [Publications] 苅谷研一 et al.,: "Rasとエフェクターの相互作用機構"生化学. 72巻4号. 285-288 (2000)