Regulation of cell cycle-dependent microtubule dynamics by the Akt1-EB2/RP1 signaling pathway

Research Project

Project/Area Number	22K06134
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 43030:Functional biochemistry-related
Research Institution	Rikkyo University
Principal Investigator	樋口麻衣子立教大学, 理学部, 准教授 (30420235)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000) Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords	微小管 / 細胞周期 / EB2/RP1 / Akt
Outline of Research at the Start	微小管は細胞周期の時期に応じてその構造を劇的に変化させ、全く異なる機能を発揮するが、間期からM期に移行するタイミングで、微小管の再編成が起こるメカニズムについてはほとんど明らかにされていない。本研究では、細胞周期依存的な微小管動態制御におけるEB2/RP1の機能の詳細を明らかにするためにまず［１］EB2/RP1の細胞内局在と細胞周期依存的な微小管動態制御の関係について明らかにし、さらに［２］Akt1とEB2の関係について明らかにすることを目指す。さらに、［１］［２］から得られた知見をもとに［３］Akt1-EB2/RP1による細胞周期依存的な微小管動態制御について明らかにする予定である。
Outline of Annual Research Achievements	微小管は真核生物における主要な細胞骨格の一つで、間期においては中心体から伸びた微小管が細胞質に網目状のネットワークを形成し、細胞内輸送やオルガネラの配向の制御など、多様な役割を果たしている。一方、細胞が間期からM期へ移行する際には、細胞質の微小管ネットワークが素早く崩壊・消失し、代わりに、倍加した２つの中心体を両極とする紡錘体微小管が形成される。このように、微小管は細胞周期の時期に応じてその構造を劇的に変化させ、全く異なる機能を発揮するが、間期からM期へ移行するタイミングで、いかなるメカニズムで細胞質の微小管ネットワークが崩壊・消失するのかについては、ほとんど明らかになっていない。本研究では、PI3K-Akt経路が微小管結合分子EB2/RP1を介してM期移行に伴う微小管ネットワークの再編成を制御する可能性について検討を行った。微小管結合分子EB2/RP1はその機能がほとんど分かっていない分子であったが、研究代表者はこれまでにEB2/RP1がそのファミリー分子EB1とは異なり間期の細胞においては微小管全体に局在すること、また分裂期の細胞においては微小管に局在しないことを見出した。この結果より、EB2/RP1が細胞周期依存的にその局在を変化させる可能性を考えた。そこでEB2/RP1の局在について詳しく調べたところ、間期の一部の細胞においてEB2/RP1が微小管上ではなく細胞質にドット状に局在することを見出した。そこで、このドット状局在の意義とメカニズムについて詳しく検討を行うことにした。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason EB2/RP1の局在と細胞周期の関係について検討を行った。これまでに、EB2/RP1の局在とヒストンH3のSer10のリン酸化との関連を調べた。ヒストンH3のSer10のリン酸化は細胞周期のG2期からM期への移行と強く相関することが知られているが、ヒストンH3のSer10のリン酸化のシグナルが高い細胞においてEB2/RP1のドット状の局在が観察されることが分かった。このことから、細胞周期のG2/M期においてEB2/RP1が微小管上から消失し、ドット状の局在を示す可能性を考えている。この可能性についてさらに検討するため、蛍光分子でラベルしたEB2/RP1（mRFP-EB2/RP1など）を発現した細胞のリアルタイム観察を行う予定であったが、使用予定だった共焦点顕微鏡（Zeiss LSM710）の不調により令和４年度は細胞のタイムラプス観察を行うことができず、予定通り研究を進めることが出来なかった。令和５年４月に新規に共焦点顕微鏡（Zeiss LSM980）が導入され、細胞のタイムラプス観察を行うことが可能となったため、今後は当初の予定通り研究を進める予定である。
Strategy for Future Research Activity	EB2/RP1の局在と細胞周期の関係について検討するため、蛍光分子でラベルしたEB2/RP1（mRFP-EB2/RP1など）を発現した細胞のリアルタイム観察を行う。また、ドット状局在のメカニズムについても検討を行う。具体的には、EB2/RP1のドット状局在の正体を明らかにするため、ドット状にEB2/RP1がどこに局在しているのかについて詳しく検討する。また、EB2/RP1の結合分子を探索し、EB2/RP1の局在変化のメカニズムについても検討を行いたいと考えている。