新奇Ｇサイクルの起動制御に関わる構造生物学的解析

• Project Area: Structural basis of cell-signalling complexes mediating signal perception, transduction and responses
• Project/Area Number: 25121706
• 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: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 堅田 利明 東京大学, 薬学研究科(研究院), 教授 (10088859)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2014: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2013: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
• Keywords: シグナル伝達 / 生体分子 / Ｇタンパク質 / Ｇサイクル / Ｇ蛋白質

Outline of Annual Research Achievements

本新学術領域研究では、新奇低分子量Ｇ蛋白質群の中で、従来の刺激依存性GDP-GTP交換によるコンホメーション転換には依らないGTP結合待機型Ｇ蛋白質及び既知のＧドメインに加えて別の機能領域も有するユニークな構造のマルチ・ドメイン型Ｇ蛋白質について、生化学、分子生物学、細胞生物学的な研究を進め、解析が可能となったＧ蛋白質とそれらの複合体については構造生物学的な評価と考察も加えた。
１．Di-Rasは、従来型Rasメンバー（H、K-Rasなど）とは異なり、その大部分がSmgGDSとヘテロ二量体を形成して細胞質に存在し、SmGDSとの結合によってDi-Rasのグアニンヌクレオチド結合能が低下することを見出したが、さらに細胞膜に存在するDi-Rasについても生化学性状解析を進め、その一部が他のタンパク質と複合体を形成していることを見出した。
２．リソソームに局在するArl8は、その多くがGTP結合型（活性化型）として細胞膜に結合しており、界面活性剤によって生体組織から可溶化したGTP-Arl8は、そのN末端の疎水的性状から多くのタンパク質に非特異的に結合してしまうため、精製に困難を極めていた。しかし、GTPを解離させてGDP結合型へと転換して細胞膜から遊離させる方法を考案し、カラムクロマトグラフィーによる精製と可能とした。また、この精製法は、他の多くのGTP結合型Ｇ蛋白質にも有用であると考えられた。
３．ヘテロ二量体Ｇ蛋白質のRagについては、ヒトRagA/Bオルソログである線虫RAGA-1の恒常活性化体を神経前駆細胞に隣接する表皮で過剰発現すると、mTORC1活性依存的に神経前駆細胞を活性化させること、さらに、神経前駆細胞の活性化において、インスリン経路の構成遺伝子であるptenやfoxoが、線虫Ragと遺伝学的相互作用を示すことを見出した。

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] Nutritional regulation of cellular quiescence in animals (2015)
  • Author(s): 福山 征光
  • Journal Title: 生化学 Volume: 87 Issue: 1 Pages: 129-132
  • DOI: 10.14952/SEIKAGAKU.2015.870129
  • NAID: 40020383751
  • ISSN: 0037-1017
  • Year and Date: 2015-02-25
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The C. elegans hypodermis couples progenitor cell quiescence to the dietary state. (2015)
  • Author(s): Fukuyama M, Kontani K, Katada T, Rougvie AE.
  • Journal Title: Current Biology Volume: 印刷中 Issue: 9 Pages: 1241-1248
  • DOI: 10.1016/j.cub.2015.03.016
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Concentration of Sec12 at ER exit sites via interaction with cTAGE5 is required for collagen export. (2014)
  • Author(s): Saito K, Yamashiro K, Shimazu N, Tanabe T, Kontani K, Katada T.
  • Journal Title: Journal of Cell Biology Volume: 206 (6) Issue: 6 Pages: 751-762
  • DOI: 10.1083/jcb.201312062
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Arf-like GTPaseによる膜オルガネラ動態の制御 (2014)
  • Author(s): 紺谷 圏二
  • Journal Title: 生化学 Volume: 86 (1) Pages: 98-102
• [Journal Article] 幹・前駆細胞の栄養応答とその分子機構の最前線：インスリン経路とマイクロRNAの関与 (2014)
  • Author(s): 福山 征光
  • Journal Title: ファルマシア Volume: 50 (6) Pages: 512-516
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Active transport and diffusion barriers restrict Joubert Syndrome-associated ARL13B/ARL-13 to an Inv-like ciliary membrane subdomain. (2013)
  • Author(s): Cevik S, Sanders AA, Van Wijk E, Boldt K, Clarke L, van Reeuwijk J, Hori Y, Horn N, Hetterschijt L, Wdowicz A, Mullins A, Kida K, Kaplan OI, van Beersum SE, Man Wu K, Letteboer SJ, Mans DA, Katada T, Kontani K, Ueffing M, Roepman R, Kremer H, Blacque OE.
  • Journal Title: PLoS Genet. Volume: 9 Issue: 12 Pages: e1003977-e1003977
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1003977
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Genetically encoded calcium indicator illuminates calcium dynamics in primary cilia (2013)
  • Author(s): Su S, Phua SC, DeRose R, Chiba S, Narita K, Kalugin PN, Katada T, Kontani K, Takeda S, Inoue T.
  • Journal Title: Nat. Methods Volume: 10 Issue: 11 Pages: 1105
  • DOI: 10.1038/nmeth.2647
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The microRNA miR-235 couples blast cell quiescence to the nutritional state. (2013)
  • Author(s): Kasuga H, Fukuyama M, Kitazawa A, Kontani K. Katada T.
  • Journal Title: Nature Volume: 497 Issue: 7450 Pages: 503-506
  • DOI: 10.1038/nature12117
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] rl8/ARL-8 functions in apoptotic cell removal by mediating phagolysosome formation in C. elegans. (2013)
  • Author(s): Sasaki A, Nakae I, Nagasawa M, Hashimoto K, Abe F, Saito K, Fukuyama M, Gengyo-Ando K, Mitani S, Katada T, Kontani K.
  • Journal Title: Mol. Biol. Cell Volume: 24 Issue: 10 Pages: 1584-1592
  • DOI: 10.1091/mbc.e12-08-0628
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 細胞のシグナル伝達系に介在する諸種のＧ蛋白質：Giの発見からＧ蛋白質が果たす役割の拡大に向けて (2015)
  • Author(s): 堅田 利明．
  • Organizer: 第183回 横浜市立大学医学会 講演会
  • Place of Presentation: 横浜市立大学（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2015-02-19
  • Invited
• [Presentation] The hedgehog-patched-related signaling couples reactivation of neural progenitors to the nutritional state in C. elegans. (2014)
  • Author(s): 粂 優彦, 福山 征光, 紺谷 圏二, 堅田 利明.
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2014-11-27
• [Presentation] 肝線維化におけるコラーゲン分泌機構の解析 (2014)
  • Author(s): 福島 槙一、前田 深春、齋藤 康太、堅田 利明.
  • Organizer: 第87回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館・グランドプリンスホテル京都(京都府・京都市)
  • Year and Date: 2014-10-18
• [Presentation] 低分子量Gタンパク質DiRas2のSmgGDSによる動態調節機構 (2014)
  • Author(s): 江上 幸子、荻田 佳孝、紺谷 圏二、堅田 利明.
  • Organizer: 日本薬学会生物系薬学部会・ファーマバイオフォーラム2014
  • Place of Presentation: 富山国際会議場（富山県・富山市）
  • Year and Date: 2014-09-21
• [Presentation] 食餌環境に応答した線虫の神経前駆細胞の活性化調節機構 (2014)
  • Author(s): 粂 優彦、 福山 征光、 紺谷 圏二、 堅田 利明.
  • Organizer: 日本薬学会生物系薬学部会・ファーマバイオフォーラム2014
  • Place of Presentation: 富山国際会議場（富山県・富山市）
  • Year and Date: 2014-09-21
• [Presentation] 線虫における発育プログラムの栄養応答機構 (2014)
  • Author(s): 福山 征光.
  • Organizer: 第85回日本動物学会
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城県・仙台市）
  • Year and Date: 2014-09-12
  • Invited
• [Presentation] 肝星細胞活性化に伴う分泌動態変化の解析 (2014)
  • Author(s): 齋藤 康太、福島 槙一、前田 深春、堅田 利明.
  • Organizer: 第22回肝細胞研究会
  • Place of Presentation: 東京医科歯科大学 (東京都・文京区)
  • Year and Date: 2014-06-28
• [Presentation] 線虫を用いた幹・前駆細胞の栄養応答制御機構の研究 (2014)
  • Author(s): 福山 征光、春日 秀文、北澤 文、粂 優彦、小川 拓也、紺谷 圏二、堅田 利明.
  • Organizer: 第１３回生命科学研究会
  • Place of Presentation: ＪＲタワーホテル日航札幌（北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2014-06-21
• [Presentation] 新奇Ｇサイクルの起動制御に関わる構造生物学的解析 (2014)
  • Author(s): 堅田 利明、齋藤 康太．
  • Organizer: 新学術領域研究「構造細胞生物学」班会議
  • Place of Presentation: ルスツリゾートホテル（北海道・虻田郡留寿都村）
  • Year and Date: 2014-06-14
• [Presentation] 生理的および肝線維化時におけるコラーゲン分泌機構の解析 (2014)
  • Author(s): 齋藤 康太、福島 槙一、篠原 健太郎、田辺 共哉、平塚 允乃、前田 深春、堅田 利明.
  • Organizer: 第66回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 奈良新公会堂、東大寺総合文化センター(奈良県・奈良市)
  • Year and Date: 2014-06-11
• [Presentation] ARL8 mediates phagolysosome formation for apoptotic cell clearance in C. elegans.
  • Author(s): Kontani K, Sasaki A, Hashimoto K, Gengyo-Ando K, Mitani S, Katada T.
  • Organizer: FASEB Summer Research Conferences: ARF and Rab family G Proteins.
  • Place of Presentation: Snowmass, U.S.A.
  • Invited
• [Presentation] The tight regulation of Sar1 GTPase cycle is necessary for collagen secretion.
  • Author(s): Saito K, Yamashiro K, Shimazu N, Tanabe T, Katada T.
  • Organizer: Gordon Research Conferences, Molecular Membrane Biology.
  • Place of Presentation: Andover, U.S.A.
• [Presentation] C. elegans Rag genes are involved in endosome / lysosome biogenesis in a TORC1-independent fashion.
  • Author(s): Iki K, Ito Y, Shimomura Y, Kajiho H, Fukuyama M, Kontani K, Katada T.
  • Organizer: 19th International C. elegans Meeting.
  • Place of Presentation: Los Angeles, U.S.A.
• [Presentation] リソソームへの物質輸送に介在する低分子量Gタンパク質ARL8
  • Author(s): 紺谷圏二
  • Organizer: 細胞内ロジスティクス・シンポジウム
  • Place of Presentation: 淡路夢舞台国際会議場（兵庫県・淡路市）
• [Presentation] 小胞体からのコラーゲン分泌機構の解明
  • Author(s): 齋藤康太、堅田利明.
  • Organizer: 細胞内ロジスティクス・シンポジウム
  • Place of Presentation: 淡路夢舞台国際会議場（兵庫県・淡路市）
• [Presentation] リソソームへの物質輸送に介在する低分子量Gタンパク質ARL8
  • Author(s): 紺谷圏二、佐々木文佳、堅田利明.
  • Organizer: 第8回トランスポーター研究会
  • Place of Presentation: 熊本大学（熊本県・熊本市）
  • Invited
• [Remarks] 東京大学・大学院薬学系研究科 生理化学教室ホームページ
  • URL: http://www.f.u-tokyo.ac.jp/~seiri/
• [Remarks] 東京大学・大学院薬学系研究科 生理化学教室ホームページ
  • URL: http://www.f.u-tokyo.ac.jp/~seiri/