低分子量ＧＴＰ結合蛋白質Ｒａｌを介した細胞内ロジスティクス

• Project Area: Intracellular logistics: interdisciplinary approaches to pathophysiology of membrane traffic
• Project/Area Number: 23113702
• 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: 堀内 久徳 東北大学, 加齢医学研究所, 教授 (90291426)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2012: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000); Fiscal Year 2011: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
• Keywords: Ral / Munc13-4 / 調節性開口放出 / Rab27 / Rab15 / GTP結合蛋白質 / Muncl3-4 / カルシウムセンサー

Outline of Annual Research Achievements

我々は血小板における開口放出に低分子量GTP結合蛋白質Ralとそのエフェクターであるexocyst複合体およびRab27とそのエフェクターであるMunc13-4が深く関わっている。Ralの抑制性制御因子Ral GTPase活性化因子(RalGAP)は長らく未知であったが、最近我々はRalGAPを同定し世界に先駆けて報告した (JBC, 2009)。本研究ではRal・RalGAPの制御する開口放出、エンドサイトーシス制御の研究を発展させるとともに、KOマウスを最大限に利用して生理的および病態におけるRal・RalGAPが制御する細胞内ロジスティクの役割を個体レベルで解明し、されに、Rab27とMunc13-4の制御機構やRal-exocyst複合体系との関わりも解明する事を目指した。昨年度はT Martin博士（Wisconsin大学）との共同研究で、Ca2+/リン脂質結合ドメインであるC2ドメインをN末端とC末端に持つMunc13-4の両方のC2ドメインが血小板等の顆粒放出に重要であること、さらに両方のC2ドメインにはカルシウムイオンが実際に結合し、SNARE分子を含有するliposomeを用いた解析によってMunc13-4はCa2+依存的にSNARE複合体形成を制御する開口放出のCa2+センサーとして機能することを明らかにし、Munc13-4が放出のカルシウムセンサーとして機能することを明らかにした。さらに、Munc13-4が原因である遺伝病の迅速診断法を開発した。本年度は、血栓形成に重要な働きをする内皮細胞のWP体放出が、Rab27およびRab3dとともに、Rab15に依っても制御されること、Rab15もMunc13-4をエフェクターして、WP体放出を制御することを見いだした。また、RalGAPが膀胱癌の浸潤や転移に関連していることを報告した。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Rab-genome analysis of Weibel Palade body exocytosis reveals an unexpected linkbetween exocytic and endocytic RabGTPases (2012)
  • Author(s): S. Zografou, D. Basagiannis, A.Papafotika, R. Shirakawa, H. Horiuchi, D. Auerbach, M. Fukuda, S. Christoforidis
  • Journal Title: J Cell Sci 25 Volume: 125巻 Pages: 4780-4790
  • DOI: 10.1242/jcs.104174
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Downregulation of Ral GTPase-activating-protein causes tumor invasion and metastasis of bladder cancer (2012)
  • Author(s): R.Saito
  • Journal Title: Oncogene Volume: (未定)(In press) Issue: 7 Pages: 894-902
  • DOI: 10.1038/onc.2012.101
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Munc13-4 reconstitutes Ca^<2+>-dependent SNARE-mediated membrane fusion (2012)
  • Author(s): K Boswell, D James, J Esquibel, S Bruinsma, R Shirakawa, H Horiuchi, T Martin*
  • Journal Title: J Cell Biol 197 Volume: 197 Issue: 2 Pages: 301-312
  • DOI: 10.1083/jcb.201109132
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rapid diagnosis of familial hemophagocytic lymphohistiocytosis type 3 (FHL3) by flow cytometric detection of intraplatelet Munc 13-4 protein. (2011)
  • Author(s): Murata Y., Yasumi T., Shirakawa R., Izawa K., Sakai H., Abe J., Tanaka N., Kawai T., Oshima K., Saito M., Nishikomori R., Ohara O.、Ishii E., Nakahata T., Horiuchi H., Heike T.
  • Journal Title: Blood Volume: 118 Issue: 5 Pages: 1225-1230
  • DOI: 10.1182/blood-2011-01-329540
  • Peer Reviewed
• [Presentation] セミインタクトシステムによる血小板顆粒放出の分子機構解析 (2013)
  • Author(s): 堀内久徳、白川龍太郎
  • Organizer: 第90回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 東京都
  • Year and Date: 2013-03-27
  • Invited
• [Presentation] 血小板顆粒放出の分子メカニズム (2011)
  • Author(s): 堀内久徳
  • Organizer: 第73回日本血液学会学術集会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場