構造情報を活用した細胞質分裂の分子メカニズムの解明

• Project Area: Structural basis of cell-signalling complexes mediating signal perception, transduction and responses
• Project/Area Number: 25121714
• 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: Oita University
• Principal Investigator: 石崎 敏理 大分大学, 医学部, 教授 (70293876)
• 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: Rho / アクチン細胞骨格 / mDia / 細胞質分裂 / 生体機能 / Anillin / CitronK

Outline of Annual Research Achievements

mDiaはフォルミン相同蛋白質に属し、哺乳類細胞では３つのアイソフォームmDia1,2,3が発現しており、直鎖状のアクチン線維の形成を担う。３つのアイソフォームの中でもmDia2細胞質分裂に強く関与している。mDia2の細胞質分裂への関与は収縮環近傍でのanillinとの結合することで細胞収縮装置を収縮環に安定的に局在させ、細胞分裂の完遂に寄与する。本研究ではその機構の原子レベルの解析を目的にmDia2-anillin複合体の結晶構造解析を行った。mDia2の異なる長さの部分断片を調整し結晶化を試み、微小結晶を得られた。しかしながら結晶解析を行うに十分な回折像は得られていない。問題点として、mDia2部分断片は単独でも結晶化できないことから、mDia2のanillin領域の結晶化させるためには、その構造を安定化させる何らかのsubstrate（本研究ではanillin断片）との共結晶を得ることが不可欠であると考えられる。mDiaは分子内に複数のdimer形成領域を有しているが、用いているmDia2部分断片 はそのうち１つのdimer領域を含んでいる。精製したmDia2-anillin複合体のstoichiometryは２：１になっていること、また前述したmDia2単独での結晶化ができないことを併せて考えると、結晶を得るためにはmDia2-anillin複合体のstoichiometryを２：２にする必要があると考えられる。そこで、現在過剰量のanillin断片用いて結晶化結晶化を行っている。あわせて、mDia2-anillin複合体を安定化させる第３のタンパク質の同定し、本タンパク質の細胞分裂への関与と機序の解析を行っている。
それ以外に、mDia1のがん化に果たす役割、ROCKの生体機能についてもあわせて解析を行っている。

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] Protective effect of hydrogen sulfide on pancreatic beta-cells. (2015)
  • Author(s): Okamoto M, Ishizaki T, Kimura T
  • Journal Title: Nitric Oxide Volume: 46 Pages: 32-36
  • DOI: 10.1016/j.niox.2014.11.007
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Interplay between Rab27a effectors in pancreatic beta-cells. (2015)
  • Author(s): Yamaoka M, Ishizaki T, Kimura T
  • Journal Title: World Journal of Diabetes Volume: 6 Pages: 508-516
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] GTP- and GDP-dependent Rab27a effectors in pancreatic beta-cells (2015)
  • Author(s): Yamaoka M, Ishizaki T, Kimura T
  • Journal Title: Biological and Pharmaceutical Bulletin Volume: 38 Pages: 1-6
  • NAID: 130005068105
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Loss of a Rho-regulated actin nucleator, mDia2, impairs cytokinesis during mouse fetal erythropoiesis. (2013)
  • Author(s): Watanabe S, De Zan T, Ishizalki T, Yasuda S, Kamijo H, Yamada D, Aoki T, Kiyonari H, Kaneko H, Shimizu R, Yamamoto M, Goshima G, and, Narummiya S
  • Journal Title: Cell Reports Volume: 5(4) Issue: 4 Pages: 926-932
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2013.10.021
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] EphA4-dependent axon retraction and midline localization of Ephrin-B3 are disrupted in the spinal cord of mice lacking mDial and mDia3 in combination (2013)
  • Author(s): Yosuke Toyoda, Ryota Shinohara, Dean Thumkeo, Hiroshi Kamijo, Hiroshi Nishimaru, Hiroyuki Hioki, Takeshi Kaneko, Toshimasa Ishizaki, Tomoyuki Fnruyashiki and Shuh Narumiva
  • Journal Title: Genes to Cells Volume: 18 Issue: 10 Pages: 873-885
  • DOI: 10.1111/gtc.12081
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Citron-kinase mediates trasition from constriction to abscission through its coiled-coil domain (2013)
  • Author(s): Watanabe S, De Zan T, Ishizaki T, Narumiya S.
  • Journal Title: Journal of Cell Science Volume: (印刷中(in press) Pages: 1773-1784
  • DOI: 10.1242/jcs.116608
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Endogenous hydrogen sulfide protects pancreatic beta-cells from a high-fat diet-induced glucotoxicity and prevents the development of type 2 diabetes Biochem (2013)
  • Author(s): Okamoto M, Yamaoka M, Takei M, Ando T, Taniguchi S, Ishii I, Tohya K, Ishizaki T, Niki I, Kimura T
  • Journal Title: Biophys. Res. Commun Volume: 442 Issue: 3-4 Pages: 227-233
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2013.11.023
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Activated Cdc42-bound-IQGAP1 determines the cellular endocytic site (2013)
  • Author(s): Kimura T, Yamaoka M, Taniguchi S, Okamoto M, Takei M, Ando T, Iwamatsu A, Watanabe T, Kaibuchi K, Ishizaki T, Niki I
  • Journal Title: Mol. Cell. Biol Volume: 33 Issue: 24 Pages: 4834-43
  • DOI: 10.1128/mcb.00895-13
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Identification of Rab27a-GAP-interacting proteins and its functional analysis in pancreatic beta-cells. (2014)
  • Author(s): Yamaoka M, Ando T, Okamoto M, Terabayashi T, Matsunaga K, Ishizaki R, Izumi T, Niki I, Ishizaki T, Kimura T
  • Organizer: 50th Annual meeting of European Association for the Study of Diabetes
  • Place of Presentation: Reed Messe Vienna, Vienna, Austria
  • Year and Date: 2014-09-15 – 2014-09-19
• [Presentation] Endogenous hydrogen sulfide protects pancreatic beta-cells from a high-fat diet-induced glucotoxicity and prevents the development of type 2 diabetes. (2014)
  • Author(s): •Okamoto M, Yamaoka M, Ando T, Takei M, Taniguchi S, Terabayashi T, Niki I,Ishizaki T, Kimura T
  • Organizer: 3rd International Conference on Hydrogen Sulfide in Biology and Medicine
  • Place of Presentation: Kyoto university, Kyoto, Japan
  • Year and Date: 2014-06-04 – 2014-06-06
• [Book] Ras Superfamily Small G Proteins: Biology and Mechanisms (2014)
  • Author(s): Ishizaki T and Narumiya S
  • Total Pages: 33
  • Publisher: Springer