細胞質分裂におけるアクチン調節タンパク質の役割

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10213201
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 沼田 治 筑波大学, 生物科学系, 助教授 (50189354)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 阿部 洋志 千葉大学, 理学部・生物学科, 助教授 (00222662)
• Keywords: テトラヒメナ / アフリカツメガエル / 細胞質分裂 / コフィリン / カルモジュリン / リン酸化脱リン酸化 / カルシウムイオン / フィブリン

Research Abstract

本研究はテトラヒメナのp85とp71がどのように収縮環形成を調節しているか、Xenopus ADF/コフィリンが細胞質分裂でどのように制御されているかを解析することを目的とした。
1.p85は細胞質分裂に先立って分裂面に点状に局在し、p85にそってアクチン繊維が並び、収縮環が形成される。p85はCa^<2+>に依存してカルモデュリン(CaM)と結合し、分裂細胞では両者は分裂溝に共局在した。CaMの阻害剤W7はp85とCaMの結合を阻害し、両者の分裂溝への局在と細胞質分裂も阻害した。これらのことは分裂面決定と収縮環形成がp85とCa^<2+>/CaMによって制御されていることを示唆する。一方、p71はアクチン繊維を束ね、分裂溝に局在するので、収縮環アクチン繊維を束ねるアクチン調節蛋白質の一つであると考えられる。p71の遺伝子をクローニングした結果、p71がフィンブリン/プラスチンファミリーの蛋白質であることを分かった。この結果はフィンブリンが分裂溝に局在することを明らかにした初めての報告である。
2.ADF/コフィリン蛋白質は、細胞質分裂に必須のアクチン調節蛋白質であり、そのアクチン線維への結合活性はリン酸化により調節されている。ADF/コフィリンのリン酸化キナーゼとしてLIM-Kinase(Limk)が同定され、その活性がRhoファミリー低分子量G蛋白質により制御されていることが報告された。Rho-ROCK-LimkおよびRac-Pak-Limkという経路によりLimkが活性化してADF/コフィリンをリン酸化することにより、ADF/コフィリンが不活化しアクチンの重合を促すという図式が提出されている。しかしながら、Xenopus胚を用いた解析からは、活性型RhoAの注入によりXenopus ADF/コフィリン(XAC)は著しく脱リン酸化した。そこで、Xenopus卵抽出液を用いて、活性型RhoAからXACの脱リン酸化に至る経路を解析した。種々のキナーゼおよびフォスファターゼに特異的な阻害剤を用いた結果、Rho-ROCKから最終的にフォスファターゼ2B(カルシニューリン)の活性化によりXACが脱リン酸化されることが分かった。

Research Products

• [Publications] Numata,O.,Kurasawa,H.,and Watanabe.Y.: "Tetrahymena elongation factor-1 α binds to Hsp70 family proteins."Zoological Science. 16. 279-284 (1999)
• [Publications] Fujiu,K.,andNumata,O.: "Localization of microtubules during macronuclear division in Tetrahymena and possible involvement of macronuclear microtubules in 'amitotical'chromatin distribution."Cell Structure and Function. 24. 401-404 (1999)
• [Publications] Gonda,K.,Nishibori,K.,Ohba,H.,Watanabe,A.,and Numata,O.: "Molecular cloning of the gene for p85 that regulates the initiation of Cytokinesis in Tetrahymena."Biochemical and Biophysical Research Communication. 246. 112-118 (1999)
• [Publications] Gonda,K.,Katoh,M.,Hanyu,K.,Watanabe,Y.,and Numata,O.: "Ca_<2+>/calmodulin and p85 cooperatively regulate an initiation of cytokinesis in Tetrahymena."Journal of Cell Science. 112. 3619-3626 (1999)
• [Publications] Wang,S.,Nakashima,S.,Numata,O.,Fujiu,K.,and Nozawa,Y.: "Molecular cloning and cell-cycle-dependent expression of the acetyl-CoA synthetase gene in Tetrahymena cells."Biochem J.. 343. 479-85 (1999)
• [Publications] Numata,O.,Kurasawa,H.,Gonda,K.,and Watanabe.Y.: "Tetrahymena elongation factor-1 α is localized with calmodulin in the division furrow."Journal of Biochemistry. 127. 51-56 (2000)
• [Publications] Watanabe,A.,Yonemura,I.,Gonda,K.,and Numata,O.: "Cloning and sequencing of the gene for a Tetrahymena fimbrin-like protein."Journal of Biochemistry. 127. 85-94 (2000)
• [Publications] Numata,O.,Gonda,K.,Watanabe,A.,and Kurasawa,Y.: "Cytokinesis in Tetrahymena:determination of division plane and organization of contractile ring."Microsco.Res.Tech.. (in press). (2000)
• [Publications] Numata,O.,Fujiu,K.,and Gonda,K.: "Macronuclear division and cytokinesis in Tetrahymena."Cell Biol.Int.. (in press). (2000)
• [Publications] Kusano,K.,Abe,H.and Obinata,T.: "Detection of a sequence involved in actin-binding and phosphoinositide-binding in the N-terminal side of cofilin."Mol.Cell.Biochem.. 190. 133-141 (1999)
• [Publications] Tsubakimoto,K.,Matsumoto,K.,Abe,H.,Ishii,J.,Amano,M.,Kaibuchi,K.and Endo,T.: "Small GTPase RhoD suppresses cell migration and cytokinesis."Oncogene. 18. 2431-2440 (1999)
• [Publications] Okada,K.,Obinata,T.and Abe,H.: "XAIP1: a Xenopus homologue of yeast actin interacting protein 1 (AIP1),which induces disassembly of actin filaments cooperatively with ADF/cofilin family proteins."J.Cell Sci.. 112. 1553-1565 (1999)
• [Publications] Numata,O.,Hanyu,K.,Takeda,T.,and Watanabe,Y.: "Tetrahymena calcium-binding proteins,TCBP-23 and TCBP25."In Tetrahymena thermophila,ed.by D.J.Asai and J.D.Forney,Methods in Cell Biology,62巻,Academic Press.. 11 (1999)