シリア・中心体系と細胞極性制御の分子基盤の構築

• Project Area: Cilium-centrosome system regulating biosignal flows
• Project/Area Number: 15H01209
• 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: Nagoya University
• Principal Investigator: 貝淵 弘三 名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (00169377)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥9,620,000 (Direct Cost: ¥7,400,000、Indirect Cost: ¥2,220,000); Fiscal Year 2016: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2015: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
• Keywords: 細胞極性 / シグナル伝達 / リン酸化 / プロテオミクス

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では、シリア・中心体形成や極性形成に関与するキナーゼについて、リン酸化プロテオミクスを基盤とした基質探索と機能解析を行うことで、下流のリン酸化シグナルおよび細胞の非対称性を担保する分子基盤を明らかにすることを目指している。
申請者らが開発した方法によってシリア関連キナーゼの基質スクリーニングを行い、AurAの基質候補として中心体構成蛋白質のCep170を、AurBの基質候補としてシリア内輸送を担うKIF3およびKIFAP3を見出した。NEK1の基質候補としてシリア内輸送関連BBsome構成蛋白質のBBS7、シリア形成制御蛋白質のARL3、およびKIF3、KIFAP3、KIF2Aを見出した。
また、極性関連キナーゼであるaPKCが低分子量GTPase Racの活性化因子であるTiam1をリン酸化し、その結果Tiam1の抑制的分子内相互作用を解除して活性化することを示した。aPKCはPAR3、PAR6と共に極性制御複合体を形成し、細胞極性を制御することが知られている。PAR3が恒常的にPDGFRbetaと結合しており、またTiam1とも結合することを見出し、PAR3がPDGFRbeta近傍にTiam1をリクルートすると推察された。PDGF刺激によって、おそらくホスファチジルイノシトールシグナルを介してaPKCが活性化されTiam1をリン酸化することで近傍のRac活性が上昇してdorsal rufflingを誘導することを見出した。このことより、PDGF・極性制御蛋白質・Racシグナルがどのようにリンクするか、その一例が示された。

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

• [Journal Article] PAR3-aPKC regulates Tiam1 by modulating suppressive internal interactions. (2016)
  • Author(s): Matsuzawa, K., Akita, H., Watanabe, T., Kakeno, M., Matsui, T., Wang, S., and Kaibuchi, K.
  • Journal Title: Mol Biol Cell Volume: in press Issue: 9 Pages: 1511-23
  • DOI: 10.1091/mbc.e15-09-0670
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification of Protein Kinase Substrates by the Kinase-Interacting Substrate Screening (KISS) Approach (2016)
  • Author(s): Amano, M., Nishioka, T., Yura, Y., and Kaibuchi, K.
  • Journal Title: Curr Protoc Cell Biol Volume: 72 Issue: 1 Pages: 14161-141612
  • DOI: 10.1002/cpcb.8
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Focused Proteomics Revealed a Novel Rho-kinase Signaling Pathway in the Heart (2016)
  • Author(s): Yura Y, Amano M, Takefuji M, Bando T, Suzuki K, Kato K, Hamaguchi T, Hasanuzzaman Shohag M, Takano T, Funahashi Y, Nakamuta S, Kuroda K, Nishioka T, Murohara T, Kaibuchi K
  • Journal Title: Cell Structure and Function Volume: 41 Issue: 2 Pages: 105-120
  • DOI: 10.1247/csf.16011
  • NAID: 130005405432
  • ISSN: 0386-7196, 1347-3700
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Kinase-interacting substrate screening is a novel method to identify kinase substrates. (2015)
  • Author(s): Amano, M., Hamaguchi, T., Shohag, M. H., Kozawa, K., Kato, K., Zhang, X., Yura, Y., Matsuura, Y., Kataoka, C., Nishioka, T., and Kaibuchi, K.
  • Journal Title: J Cell Biol Volume: 209 Issue: 6 Pages: 895-912
  • DOI: 10.1083/jcb.201412008
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Phosphoproteomic Analysis Using the WW and FHA Domains as Biological Filters (2015)
  • Author(s): Hasanuzzaman Shohag, M., Nishioka, T., Uddin Ahammad, R., Nakamuta, S., Yura, Y., Hamaguchi, T., Kaibuchi, K., and Amano, M.
  • Journal Title: Cell Structure and Function Volume: 40 Issue: 2 Pages: 95-104
  • DOI: 10.1247/csf.15004
  • NAID: 130005094036
  • ISSN: 0386-7196, 1347-3700
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] TTBK2 with EB1/3 regulates microtubule dynamics in migrating cells through KIF2A phosphorylation. (2015)
  • Author(s): Watanabe, T., Kakeno, M., Matsui, T., Sugiyama, I., Arimura, N., Matsuzawa, K., Shirahige, A., Ishidate, F., Nishioka, T., Taya, S., Hoshino, M., and Kaibuchi, K.
  • Journal Title: J Cell Biol Volume: 210 Issue: 5 Pages: 737-751
  • DOI: 10.1083/jcb.201412075
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Developing novel methods to search for substrates of protein kinases such as Rho-kinase (2015)
  • Author(s): Nishioka T, Shohag MH, Amano M, Kaibuchi K
  • Journal Title: Biochimica et Biophysica Acta Volume: - Issue: 10 Pages: 1663-1666
  • DOI: 10.1016/j.bbapap.2015.03.001
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] KANPHOS (Kinase-Associated Phospho-Signaling) Platform - (2017)
  • Author(s): 黒田啓介、貝淵弘三
  • Organizer: 第90回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: 長崎ブリックホール（長崎県長崎市）
  • Year and Date: 2017-03-15
• [Presentation] KIOSS法によるPKCのリン酸化基質スクリーニングとその候補分子の解析 (2016)
  • Author(s): 西岡朋生、貝淵弘三
  • Organizer: 第68回日本細胞生物学会・第11回日本ケミカルバイオロジー学会合同大会
  • Place of Presentation: 京都テルサ（京都府京都市）
  • Year and Date: 2016-06-15
• [Presentation] Extracellular and intracellular signaling for neuronal polarity (2015)
  • Author(s): Kozo Kaibuchi
  • Organizer: EMBO Cortical Neural Development
  • Place of Presentation: Taipei, Taiwan
  • Year and Date: 2015-12-04
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 生体内における神経細胞の極性形成機構 (2015)
  • Author(s): 貝淵弘三
  • Organizer: BMB2015 (第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会 合同年会)
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場、兵庫県神戸市
  • Year and Date: 2015-12-01
  • Invited
• [Presentation] A new database for kinase-oriented phospho-proteomics KANPHOS (Kinase associated neural phospho signaling) (2015)
  • Author(s): Kozo Kaibuchi
  • Organizer: NC-IUPHAR/BPS Joint Meeting
  • Place of Presentation: Paris, France
  • Year and Date: 2015-10-23
  • Int'l Joint Research / Invited