細胞増殖抑制シグナルによる中心体一基底小体変換機構

• Project Area: Cilium-centrosome system regulating biosignal flows
• Project/Area Number: 15H01197
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 水野 健作 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (70128396)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥10,920,000 (Direct Cost: ¥8,400,000、Indirect Cost: ¥2,520,000); Fiscal Year 2016: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000); Fiscal Year 2015: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
• Keywords: 一次繊毛 / NDR2 / TTBK2 / アクチン / 細胞・組織 / シグナル伝達 / 繊毛 / 中心体

Outline of Annual Research Achievements

一般に、一次繊毛は細胞休止期に形成されるが、増殖抑制シグナルによる中心体ー基底小体変換と一次繊毛形成の分子機構は不明である。本研究では、NDR2、TTBK2の一次繊毛形成における機能を解明することを目的として研究を行い、以下の成果を得た。
１）NDR2の一次繊毛形成における機能解析：NDR2は一次繊毛形成に必要であるが、相同性の高いNDR1は一次繊毛形成に関与しない。この理由を解明するため、NDR1とNDR2の細胞内局在を解析し、C末端にAK配列をもつNDR1は細胞内に広く分布するが、C末端にGKL配列をもつNDR2はペルオキシソームに局在することを見出した。NDR2のC末端Leuを欠失した変異体はペルオキシソームに局在せず、NDR2の発現抑制による一次繊毛形成の抑制を回復できなかった。以上の結果から、NDR2のペルオキシソーム局在は一次繊毛形成に重要であることが示された。２）TTBK2の活性化機構と一次繊毛形成における役割：TTBK2キナーゼの活性化機構を解析し、TTBK2のC末端領域はN末端キナーゼドメインと結合し自己阻害領域として機能していること、Cep164はC末端領域と結合することで、この自己阻害を解除し、TTBK2のキナーゼ活性を促進することを見出した。
３）アクチンダイナミクスによる一次繊毛形成の制御機構：LIMKやTESKなどのコフィリンリン酸化酵素はアクチン重合を促進し、一次繊毛形成を抑制することが知られている。低密度、血清存在という増殖条件下で培養した細胞にアクチン重合剤であるJasplakinolideを添加すると、意外なことに、一次繊毛形成が誘導されることを見出した。この際、細胞の球形化、接着の低下、Srcの不活性化、YAPの細胞質局在と不活性化、増殖停止が関与することを明らかにした。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University of Heidelberg/German Cancer Research Center(Germany)
• [Journal Article] Localization of protein kinase NDR2 to peroxisomes and its role in ciliogenesis. (2017)
  • Author(s): Abe, S., Nagai, T., Masukawa, M., Okumoto, K., Homma, Y., Fujiki, Y., and Mizuno, K.
  • Journal Title: J. Biol. Chem. Volume: 292 Issue: 10 Pages: 4089-4098
  • DOI: 10.1074/jbc.m117.775916
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Pharmacological inhibition of centrosome clustering by slingshot-mediated cofilin activation and actin cortex destabilization. (2016)
  • Author(s): Konotop, G., Bausch, E., Nagai, T., Turchinovich, A., Becker, N., Benner, A., Boutros, M., Mizuno, K., Kramer, A., and Raab, M. S.
  • Journal Title: Cancer Res. Volume: 76 Pages: 6690-6700
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Rabin8 suppresses autophagosome formation independently of its guanine nucleotide-exchange activity toward Rab8. (2015)
  • Author(s): Amagai, Y., Itoh, T., Fukuda, M. and Mizuno, K.
  • Journal Title: J. Biochem. Volume: 印刷中 Issue: 2 Pages: 139-153
  • DOI: 10.1093/jb/mvv032
  • NAID: 40020554105
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Jasplakinolide-induced cell rounding provokes ciliogenesis. (2016)
  • Author(s): T.Nagai, K. Mizuno
  • Organizer: 2016 ASCB Annual Meeting Program
  • Place of Presentation: The Moscone Center （USA・San Francisco）
  • Year and Date: 2016-12-03
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] mTORの不活性化を介したグルコース飢餓ストレスによる一次繊毛形成 (2016)
  • Author(s): 高橋 健悟、永井 友朗、水野 健作
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜 国立大ホール（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2016-11-30
• [Presentation] Jasplakinolide induces primary cilium formation via cell rounding and YAP inactivation (2016)
  • Author(s): T.Nagai, K. Mizuno
  • Organizer: The 28th CDB Meeting, Cilia and Centrosomes: Cilia and Centrosomes: Current Advances and Future Directions
  • Place of Presentation: 多細胞システム形成研究センター （兵庫県・神戸市）
  • Year and Date: 2016-11-27
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Jasplakinolide による細胞の球状化はYAP を不活性化し一次繊毛形成を惹起する (2016)
  • Author(s): 永井 友朗、水野 健作
  • Organizer: 第68回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 京都テルサ（京都府・京都市）
  • Year and Date: 2016-06-15
• [Presentation] FurryはYAPのリン酸化と局在を制御する (2015)
  • Author(s): 入江和樹、Alfredo Mateo Torres、永井友朗、水野健作
  • Organizer: 第38回日本分子生物学会年会 第88回日本生化学大会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド(兵庫県・神戸市)
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] Jasplakinolideによる細胞の球状化は一次繊毛形成を誘導する (2015)
  • Author(s): 永井友朗、高橋健悟、向山祥帆、水野健作
  • Organizer: 第38回日本分子生物学会年会 第88回日本生化学大会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド(兵庫県・神戸市)
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] 増殖抑制シグナル依存的な一次繊毛形成機構 (2015)
  • Author(s): 水野健作
  • Organizer: 第67回日本細胞生物学会
  • Place of Presentation: タワーホール船堀(東京都・江戸川区)
  • Year and Date: 2015-06-30
  • Invited
• [Presentation] 一次繊毛形成制御キナーゼNDRはC末端GKLモチーフを介してペルオキシソームに局在化する (2015)
  • Author(s): 阿部彰子、永井友朗、藤木幸夫、水野健作
  • Organizer: 第67回日本細胞生物学会
  • Place of Presentation: タワーホール船堀(東京都・江戸川区)
  • Year and Date: 2015-06-30
• [Presentation] 細胞増殖抑制時の一次繊毛形成におけるTTBK2キナーゼの機能解析 (2015)
  • Author(s): 永井友朗、小田聡明、千葉秀平、水野健作
  • Organizer: 日本生化学会東北支部 第81回例会・シンポジウム
  • Place of Presentation: 東北大学さくらホール(宮城県・仙台市)
  • Year and Date: 2015-05-09
• [Remarks] 東北大学 大学院生命科学研究科 情報伝達分子解析分野 水野研究室
  • URL: http://www.biology.tohoku.ac.jp/lab-www/mizuno_lab/