癌転移抑制因子RalGAP複合体の構造解析

• Project Area: Structural basis of cell-signalling complexes mediating signal perception, transduction and responses
• Project/Area Number: 25121703
• 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: 白川 龍太郎 東北大学, 加齢医学研究所, 助教 (50581039)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2014: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2013: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: RalGAP / Ral / 低分子量GTP結合タンパク質 / GAP / 低分子量GTP結合蛋白質 / 膀胱癌

Outline of Annual Research Achievements

RalはRasファミリーに属する低分子量GTP結合タンパク質であり、細胞内膜輸送、アクチン細胞骨格、細胞の増殖、生存の制御など様々な機能を有している。他のGタンパク質と同様に、RalはGTPが結合した活性型とGDPが結合した不活性型の2つのコンフォメーションをとる。その活性化、不活性化はそれぞれグアニンヌクレオチド交換因子（guanine nucleotide exchange factor: GEF）、GTPase活性化タンパク質（GTPase-activating protein: GAP）により触媒される。Ralを不活性化する酵素、RalGAPは長らく未知であったが、研究代表者らはその分子同定に初めて成功した。RalGAPは約2,000アミノ酸からなる触媒サブユニットα1あるいはα2と、約1,500アミノ酸からなる調節サブユニットβより構成されるヘテロ複合体である。ノックアウトマウスの解析よりRalGAPは癌の浸潤・転移に重要なはたらきをもつことを明らかにした。
本研究ではRalGAP複合体の構造、およびその活性調節メカニズムを原子分解能レベルで明らかにすることを目的とした。Ralの機能異常は癌化や代謝疾患に密接に関わっていると予想されるため、その活性制御メカニズムの理解は医学的にも極めて重要であると考えられる。平成26年度は、昆虫細胞発現系を用いたRalGAP複合体（α-β複合体）の発現、精製、および活性測定を行った。また、欠失変異体を用いた解析によりRalGAPαサブユニットとβサブユニットの結合領域を決定した。
また、平成26年度は、Ralと癌に関する総説（Shirakawa et al., J Biochem, 2015）、および肺高血圧症におけるRalの活性化について報告した（Yaoita et al., ATVB, 2014）。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Ral GTPases: crucial mediators of exocytosis and tumourigenesis (2015)
  • Author(s): Shirakawa R, Horiuchi H
  • Journal Title: The Journal of Biochemistry Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Identification of RalGAPs and their downregulation in invasive bladder cancer (2014)
  • Author(s): Shirakawa R, Horiuchi H
  • Journal Title: Seikagaku Volume: 86 Pages: 671-675
  • NAID: 40020254531
  • Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Platelets are highly activated in patients of chronic thromboembolic pulmonary hypertension (2014)
  • Author(s): Yaoita N, Shirakawa R, Fukumoto Y, Sugimura K, Miyata S, Miura Y, Nochioka K, Miura M, Tatebe S, Aoki T, Miyamichi-Yamamoto S, Satoh K, Kimura T, Shimokawa H, Horiuchi H.
  • Journal Title: Arterioscler Thromb Vasc Biol. Volume: 34 Issue: 11 Pages: 2486
  • DOI: 10.1161/atvbaha.114.304404
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The antimalarial drugs chloroquine and primaquine inhibit pyridoxal kinase, an essential enzyme for vitamin B6 production (2014)
  • Author(s): Kimura T, Shirakawa R, Yaoita N, Hayashi T, Nagano K, Horiuchi H
  • Journal Title: FEBS letters Volume: 588 Issue: 20 Pages: 3673-3676
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2014.08.011
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] GARNL1, a major RalGAP α subunit in skeletal muscle, regulates insulin-stimulated RalA activation and GLUT4 trafficking via interaction with 14-3-3 proteins (2014)
  • Author(s): Chen Q, Quan C, Xie B, Chen L, Zhou S, Toth R, Campbell DG, Lu S, Shirakawa R, Horiuchi H, Li C, Yang Z, MacKintosh C, Wang HY, Chen S
  • Journal Title: Cellular Signalling Volume: 26 Issue: 8 Pages: 1636-1648
  • DOI: 10.1016/j.cellsig.2014.04.012
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 血小板の低分子量GTP結合蛋白質活性の直接的評価
  • Author(s): 白川龍太郎、矢尾板信裕、木村朋寛、堀内久徳
  • Organizer: 第79回日本生化学会東北支部会例会
  • Place of Presentation: 仙台
• [Remarks] 東北大学加齢医学研究所基礎加齢研究分野（堀内研究室）ホームページ
  • URL: http://www2.idac.tohoku.ac.jp/dep/mcb/index.html
• [Remarks] 東北大学加齢医学研究所基礎加齢研究分野
  • URL: http://www2.idac.tohoku.ac.jp/dep/mcb/index.html