細胞運動時のアクチン過渡的複合体ダイナミクスの可視化解析

• Project Area: Integrative understanding of biological processes mediated by transient macromolecular complexes; New technology for visualizing physiologically metastable states.
• Project/Area Number: 24121702
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• 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): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥11,310,000 (Direct Cost: ¥8,700,000、Indirect Cost: ¥2,610,000); Fiscal Year 2013: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000); Fiscal Year 2012: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
• Keywords: 細胞・組織 / 細胞骨格 / 細胞運動 / アクチン / 蛍光イメージング

Research Abstract

アクチン骨格はアクチン繊維と多様なアクチン結合蛋白質から構成される過渡的複合体として細胞内に存在しており、この複合体の形成と崩壊の時空間的制御は細胞の運動、形態形成、分裂などに必須である。コフィリンはアクチン脱重合因子として、アクチン過渡的複合体のダイナミクスを制御する重要な因子であり、その活性はLIMキナーゼによるリン酸化とSlingshotによる脱リン酸化により制御される。本研究では、細胞運動時のアクチンダイナミクスの制御機構の解明を目的として研究を行い、以下の成果を得た。
１、可逆的な光活性化蛍光蛋白質Dronpaを用いて、生細胞内の局所におけるG-アクチン濃度の時空間的変化を定量的に測定するsequential FDAP (s-FDAP)法を開発し、増殖因子刺激依存的な細胞内G-アクチン濃度変化を解析し、刺激前の細胞内G-アクチン濃度が、刺激後のアクチン重合度及び仮足伸長度を決定する重要なパラメーターであることを解明した。また、メカニカルストレスによるアクチン骨格の再編成において、G-アクチン濃度の変動が重要な役割を担っていることを明らかにした。
２、新たなBiFCプローブを開発し、LIMキナーゼ阻害剤を探索し、Damnacanthalなど２種の阻害化合物を同定した。Damnacanthalは、LIMキナーゼの阻害を介して、癌細胞の浸潤やマウス樹状細胞の遊走を阻害することを見出した。
３、Slingshotの結合蛋白質をプロテオーム解析により同定し、Slingshot-1S及び-1L アイソフォームに特異的に結合する蛋白質の存在を明らかにした。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Damnacanthal, an effective inhibitor of LIM-kinase, inhibits cell migration and invasion. (2014)
  • Author(s): Ohashi, K.
  • Journal Title: Mol. Biol. Cell Volume: 25 Issue: 6 Pages: 828-840
  • DOI: 10.1091/mbc.e13-09-0540
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Signaling mechanisms and functional roles of cofilinphosphorylation and dephosphorylation. (2013)
  • Author(s): Mizuno. K.
  • Journal Title: Cell. Signal. Volume: 25 Issue: 2 Pages: 457-469
  • DOI: 10.1016/j.cellsig.2012.11.001
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] p63RhoGEF-mediated formation of a single polarized lamellipodium is required for chemotactic migration in breast carcinoma cells (2013)
  • Author(s): Hayashi, A., Hiatari, R., Tsuji, T., Ohashi, K., Mizuno, K.
  • Journal Title: FEBS Lett Volume: 587 Issue: 6 Pages: 698-705
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2013.01.043
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] NDR2-mediated Rabin8 phosphorylation is crucial for ciliogenesis by switching binding specificity from phosphatidylserine to Secl5. (2013)
  • Author(s): Chiba, S., Amagai, Y., Homma, Y., Fukuda, M., and Mizuno, K.
  • Journal Title: EMBO J. Volume: 32 Issue: 6 Pages: 874-885
  • DOI: 10.1038/emboj.2013.32
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] F and G-actin homeostasis regulates mechanosensitive actin nucleation by formins (2013)
  • Author(s): Higashida C, Kiuchi T, Akiba Y, Mizuno H, Maruoka M, Narumiya S, Mizuno K, Watanabe N
  • Journal Title: Nature Cell Biol Volume: 15(4) Issue: 4 Pages: 395-405
  • DOI: 10.1038/ncb2693
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] CaMKIIβ-mediated LIM-kinase activation plays a crucial role in BDNF-induced neuritogenesis (2013)
  • Author(s): Saito, A., Miyajima, K., Akatsuka, J., Kondo, H., Mashiko, T., Kiuchi, T., Ohashi, K.,Mizuno, K.
  • Journal Title: Genes Cells Volume: (in press) Issue: 7 Pages: 533-543
  • DOI: 10.1111/gtc.12054
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Coactosin accelerates cell dynamism by promoting actin polymerization. (2013)
  • Author(s): Hou, X., Katahira, T., Ohashi, K., Mizuno, K., Sugiyama, S, and Nakamura, H.
  • Journal Title: Dev. Biol. Volume: in press
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] beta-arrestin-dependent regulation of the cofilin pathway is required for the scavenging activity of the atypical chemokine receptor D6. (2013)
  • Author(s): Borroni, E. M., Cancellieri, C., Vacchini, A., Benureau, Y., Lagane, B., Bachelerie, F., Arenzana-Seisdedos, F., Mizuno, K., Mantovani, A., Bonecchi, R., and Locati, M.
  • Journal Title: Sci. Signal. Volume: in press
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cytochalasin D acts as an inhibitor of the actin-cofilin interaction. (2012)
  • Author(s): Kazuyasu Shoji
  • Journal Title: Biochem. Biophys. Res. Commun. Volume: 424 Issue: 1 Pages: 52-57
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2012.06.063
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Furry Protein Promotes Aurora A-mediated Polo-like Kinase 1 Activation (2012)
  • Author(s): Ikeda, M., Chiba, S., Ohashi, K., Mizuno, K.
  • Journal Title: J. Biol. Chem Volume: 287 Issue: 33 Pages: 27670-27681
  • DOI: 10.1074/jbc.m112.378968
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Novel PKCa-mediated phosphorylation site(s) on cofilin and their potential role in terminating histamine release. (2012)
  • Author(s): Sakuma, M., Shirai, Y., Yoshino, K., Kuramasu, M., Nakamura, T., Yanagita, T., Mizuno. K.. Hide, I., Nakata, Y., and Saito, N.
  • Journal Title: Mol. Biol. Cell Volume: 23 Issue: 18 Pages: 3707-3721
  • DOI: 10.1091/mbc.e12-01-0053
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cancer susceptibility and embryonic lethality in Mobla/lb double-mutant mice. (2012)
  • Author(s): Nishio M.
  • Journal Title: J Clin Invest. Volume: 122 Issue: 12 Pages: 4505-4518
  • DOI: 10.1172/jci63735
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Identification of Rho-GEFs involved in mechano-biological responses of vascular endothelial cells. (2013)
  • Author(s): Ohashi K., Abiko H., Kondo H., Fujiwara S., Mashiko K., Sakamoto N., Sato M., and Mizuno K.
  • Organizer: International Symposium on Biomedical Engineering Interface
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2013-03-14
• [Presentation] メカノセンシングに関与するRho-GEFとして同定したSOLO の機能解析 (2013)
  • Author(s): 藤原佐知子、近藤洋志、増子寿弥、安彦日和、大橋一正、水野健作
  • Organizer: 日本生化学会東北支部第79回例会
  • Place of Presentation: 仙台
• [Presentation] 乳がん組織の極性移動にはp63RhoGEFによるラメリポディア形成の極性化が必要である (2013)
  • Author(s): 大橋一正、林文、日當竜一、辻拓史、水野健作
  • Organizer: 第65回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 名古屋
• [Presentation] Farp1 is involved in ECM stiffness-induced transformation of mammary epithelial cells. (2013)
  • Author(s): Kaji, N., Takahashi, S., Kayaba, A., Ohashi, K., and Mizuno, K.
  • Organizer: 第65回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Invited
• [Presentation] 細胞の力覚応答に関与するRho-GEFの同定と機能 (2013)
  • Author(s): 水野健作、安彦日和、藤原佐知子、梶紀子、大橋一正
  • Organizer: 第86回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Invited
• [Presentation] 細胞の力覚応答に関わるRho-GEF として同定したSolo の機能解析 (2013)
  • Author(s): 藤原 佐知子、増子 寿弥、近藤 洋志、安彦 日和、佐藤 正明、大橋 一正、水野 健作
  • Organizer: 第３６回日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] 細胞外基質の硬さ依存的な乳腺上皮細胞の形質転換におけるFarp1の機能 (2013)
  • Author(s): 高橋 将太、大橋 一正、北谷 佳那恵、直塚 萌、佐藤 圭一、阿部 彰子、萱場 敦子、梶 紀子、水野 健作
  • Organizer: 第３６回日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] DblファミリーRho-GEFであるCDEPは乳腺上皮細胞の細胞外マトリックスの硬さ依存的な形質転換に関与する (2012)
  • Author(s): 高橋将太、大橋一正、北谷佳那恵、直塚萌、佐藤圭一、阿部彰子、萱場敦子、梶紀子、水野健作
  • Organizer: 第８５回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2012-12-14
• [Presentation] The Regulation of the Organ Morphology Via Cytoskeletal Remodeoing. (2012)
  • Author(s): Ritsuko Morita, Miho Kihira, Yousuke Nakatsu, Youhei Nomoto, Miho Ogawa, Kazumasa Ohashi, Kensaku Mizuno, Takahashi Tsuji
  • Organizer: 第35回日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2012-12-11
• [Presentation] Identification of Rho-GEFs Involved in Cyclic Stretch-induced Mechanosensing of Vascular Endothelial Cells. (2012)
  • Author(s): Hiroshi Kondo, Kazumasa Ohashi, Hiyori Abiko, Ryuichi Hiatari, Naoya Sakamoto, Masaaki Sato, Kensaku Mizuno
  • Organizer: 第35回日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2012-12-11
• [Presentation] Identification of Rho-GEFs involved in mechanosensing of vascular endothelial cells. (2012)
  • Author(s): Hiroshi Kondo, Kazumasa Ohashi, Hiyori Abiko, Ryuichi Hiatari, Naoya Sakamoto, Masaaki Sato,Kensaku Mizuno
  • Organizer: 第45回日本発生生物学会・第64回日本細胞生物学会合同大会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2012-05-28
• [Presentation] アクチン過渡的複合体形成のダイナミクスと細胞運動 (2012)
  • Author(s): 水野健作
  • Organizer: 第１２回日本蛋白質科学会年会、ワークショップ「過渡的複合体が関わる生命現象の統合的理解」
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Invited
• [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/
• [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/