初期胚発生における遺伝情報場への分子輸送の時空間制御

• Project Area: The physicochemical field for genetic activities
• Project/Area Number: 21114511
• 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: Osaka University
• Principal Investigator: 安原 徳子 大阪大学, 医学系研究科, 特任助教(常勤) (90423152)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥10,400,000 (Direct Cost: ¥8,000,000、Indirect Cost: ¥2,400,000); Fiscal Year 2010: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2009: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 核-細胞質間分子輸送 / 初期胚発生 / imortin α / 情報伝達制御 / importinα

Research Abstract

真核細胞が内外の環境変化に応じて、遺伝情報に基づいた適切な反応系を働かせるには核-細胞質間分子輸送が欠かせない。これまでに、特定の蛋白質輸送受容体による核-細胞質問輸送システムが、転写因子の輸送調節を通し、細胞分化に重要な役割を果たすことが示された。一方、動物胚の発生の局面では、胚の極性の形成や組織の分化の仕組みなど、解明されていない事象が多く残されている。機能性蛋白質の輸送制御システムが、未解明の発生の仕組みの一部を担っている可能性が十分にあると考えられる。本研究では核-細胞質問蛋白質輸送システムに焦点を当て、哺乳類の発生・分化の場面での細胞核への情報伝達制御を明らかにし、遺伝情報の発現場の分子基盤に迫る。本年度は核輸送受容体が、特定の転写因子の核への輸送を阻害するという新規機能により、胚性幹細胞の運命決定に関与することを明らにした。核輸送受容体importin αに新たな積み荷蛋白質認識部位があり、分化を促進する転写因子を結合して核への輸送を阻害する。この輸送阻害活性により、幹細胞では不要な転写因子が核から排除され未分化状態が維持されると考えられる。この発見は世界初であり、細胞の運命決定のメカニズム解明に重要な知見を与える。また、神経分化過程で機能する特定のHLH蛋白質のホモダイマーとヘテロダイマーは異なる経路で核へと輸送されることを見出した。つまり、核輸送受容体が積み荷蛋白質のダイマー形成を認識し分けていると考えられる。これらの機能は発生過程においても発揮されている可能性がある。

Research Products

• [Journal Article] Molecular Basis for the Recognition of Phosphorylated STAT1 by Importina5 (2010)
  • Author(s): Jonathan Nardozzi, Nikola Wenta, Noriko Yasuhara, Uwe Vinkemeier, Gino Cingolani
  • Journal Title: Journal of Molecular Biology Volume: 402 Pages: 83-100
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synergistic nuclear import of NeuroD1 and its partner transcription factor, E47, via heterodimerization (2009)
  • Author(s): Rashid Mehmood
  • Journal Title: Experimental Cell Research 315 Pages: 1639-165
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The role of the nuclear transport system in cell differentiation. (2009)
  • Author(s): Noriko Yasuhara
  • Journal Title: Seminars in Cell & Developmental Biology 20 Pages: 590-599
• [Presentation] Controlling the cell fate by nucleocytoplasmic transport (2011)
  • Author(s): 安原徳子
  • Organizer: International Symposium on the Physicochemical Field for Genetic Activities
  • Place of Presentation: 淡路島 夢舞台(招待講演)
  • Year and Date: 2011-01-26
• [Presentation] Nuclear import of E47 and its partner transcription factors involves a cross talk between distinct nuclear import pathways (2010)
  • Author(s): 安原徳子
  • Organizer: 日本分子生物学会、日本生化学会(合同年会)
  • Place of Presentation: 神戸 国際会議場
  • Year and Date: 2010-12-08
• [Presentation] 核-細胞質間蛋白質輸送システムによる細胞運命決定機構 (2010)
  • Author(s): 安原徳子
  • Organizer: 核ダイナミクス研究会
  • Place of Presentation: 静岡 ラフォーレ修善寺
  • Year and Date: 2010-05-29
• [Presentation] 核一細胞質間蛋白質輸送受容体によるES細胞の分化制御機構 (2010)
  • Author(s): 安原徳子
  • Organizer: 染色体ワークショップ
  • Place of Presentation: 静岡
  • Year and Date: 2010-01-22
• [Presentation] The role of the nucleocytoplasmic transport system in cell differentiation (2010)
  • Author(s): 安原徳子
  • Organizer: GCOE国際会議
  • Place of Presentation: 大阪 千里ライフサイエンスセンター
• [Presentation] 核輸送因子による新たなES細胞の未分化維持機構 (2010)
  • Author(s): 安原徳子
  • Organizer: 日本細胞生物学会
  • Place of Presentation: 大阪 国際会議場
• [Presentation] A novel regulatory system to maintain ES cells through the nuclear-cytoplasmic transport (2009)
  • Author(s): Noriko Yasuhara
  • Organizer: 日本生化学会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2009-10-22
• [Presentation] The compensatory function of importin α subtypes (2009)
  • Author(s): Noriko Yasuhara
  • Organizer: 日本細胞生物学会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2009-06-02