微小管ダイナミクスと細胞極性・遊走の制御機構

• Project/Area Number: 15770126
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Cell biology
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 天野 睦紀 名古屋大学, 大学院・医学系研究科, 講師 (90304170)
• Project Period (FY): 2004 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000); Fiscal Year 2005: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2004: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2003: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: Rho-kinase / Rho / エンドサイトーシス / endophllin / 極性形成 / 細胞極性 / 細胞遊走 / ミオシン / 微小管 / MBS

Research Abstract

本研究ではRhoファミリーやそのエフェクター分子(Rho-kinaseやMBSなど)による微小管やアクチン線維の再編成、細胞の極性形成機構や遊走機構を明らかにすることを目的とした。
細胞の極性化の過程において小胞輸送が重要な役割を果たすことが知られている。これまでに、Rhoのエフェクター分子であるRho-kinaseがミオシンフォスファターゼや微小管結合蛋白質(Tau,MAP2など)を介してアクチン細胞骨格や微小管の再構築を制御していることを示してきたが、小胞輸送におけるRho-kinaseの役割は明らかではなかった。EGF受容体はリガンドと結合後エンドサイトーシスにより細胞内に移行し分解されるが、ドミナントアクティブ型RhoによりEGF受容体の取り込みが抑制されることが既に報告されている。今回、ドミナントアクティブ型Rhoと共にドミナントネガティブ型Rho-kinaseを発現させたところ、ドミナントアクティブ型RhoによるEGF受容体の取り込み抑制が部分的に回復した。このことより、Rhoの下流でRho-kinaseがエンドサイトーシスの制御に関わっていることが示された。そこで、小胞輸送に関わるRho-kinaseの新規基質分子の探索を行い、endophilinを同定した。endophilinは脂質二重膜を屈曲させることによりクラスリン被覆小胞の形成に関わる分子で、細胞表面からのエンドサイトーシスにおいて役割を果たす。Rho-kinaseはendophilin A1の14番目のThrをリン酸化することを見出した。endophilin A1の14番目のThrをリン酸化を模したAspに置換した変異型endophilin A1を細胞に発現させたところ、EGF受容体の取り込みが抑制された。さらに、受容体のエンドサイトーシスの際にendophilinはCblとCIN85と複合体を形成して機能するとされているが、リン酸化endophilinはCIN85に対する結合能が低下していることを見出した。以上のことより、Rho-kinaseはendophilinをリン酸化することで、おそらくCbl/CIN85/endophilin複合体形成を阻害し、EGF受容体のエンドサイトーシスを抑制すると考えられる。

Research Products

• [Journal Article] Rho mediates endocytosis of epidermal growth factor receptor through phosphorylation of endophilin A1 by Rho-kinase. (2005)
  • Author(s): Kaneko T.et al.
  • Journal Title: Genes Cells 10(10) Pages: 973-987
• [Journal Article] Regulatory machinery of UNC-33 Ce-CRMP localization in neurites during neuronal development in Caenorhabditis elegans. (2005)
  • Author(s): Tsuboi D.et al.
  • Journal Title: J Neurochem 95(6) Pages: 1629-1641
• [Journal Article] Phosphorylation by Rho kinase regulates CRMP-2 activity in growth cones. (2005)
  • Author(s): Arimura N.et al.
  • Journal Title: Mol Cell Biol 25(22) Pages: 9973-9984
• [Journal Article] Rho-kinase and myosin II activities are required for cell type and environment specific migration. (2005)
  • Author(s): Nakayama, M. et al.
  • Journal Title: Genes Cells 10(2) Pages: 107-117
• [Journal Article] Design and synthesis of Rho kinase inhibitors (I). (2004)
  • Author(s): Takami, A. et al.
  • Journal Title: Bioorg Med Chem 12(9) Pages: 2115-2137
• [Journal Article] Interaction of Rho-kinase with myosin II at stress fibres. (2004)
  • Author(s): Kawabata, S. et al.
  • Journal Title: Genes Cells 9(7) Pages: 653-660
• [Journal Article] Inflammatory stimuli upregulate Rho-kinase in human coronary vascular smooth muscle cells. (2004)
  • Author(s): Hiroki, J. et al.
  • Journal Title: J Mol Cell Cardiol 37(2) Pages: 537-546
• [Publications] Amano, M. et al.: "Identification of Tau and MAP2 as novel substrates of Rho-kinase and myosin phosphatase."J Neurochem. 87(3). 780-790 (2003)
• [Publications] Genth, H.J.et al.: "Entrapment of Rho ADP-ribosylated by Clostridium botulinum C3 exoenzyme in the Rho-GDI-1 complex."J Biol Chem. 278(31). 28523-28527 (2003)
• [Publications] Shimizu, T. et al.: "Parallel coiled-coil association of the RhoA-binding domain in Rho-kinase."J Biol Chem. 278(46). 46046-46051 (2003)