低分子量G蛋白が細胞膜で情報を受け取るメカニズムの可視化

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11242209
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 松田 道行 大阪大学, 微生物病研究所, 教授 (10199812)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 黒川 量雄 大阪大学, 助手 (40333504) ; 大場 雄介 大阪大学, 助手 (30333503) ; 中村 岳史 大阪大学, 講師 (60362604)
• Keywords: Ras / FRET / Rapl / G蛋白 / 低分子量G蛋白 / イメージング

Research Abstract

本研究の目的は、細胞内情報伝達の重要なキープレーヤーである低分子量G蛋白の活性化の様子を生細胞でリアルタイムにモニターするプローブを作成し、バーチャル細胞作成のために必要な、細胞内情報伝達の時空間パラメータを獲得することである。本年度は、K-Ras、N-Ras、R-Ras、RalA、RalBのプローブ開発を行った。K-Ras、N-Ras、RalAに関しては感度の高いプローブの開発に成功したが、R-RasおよびRalBのプローブは感度が低く、改良の余地を残している。また、既存のプローブの高感度化をYFPおよびCFPをより明るいものに置換することにより達成した。これにより、画像データのシグナルノイズ比を向上させることに成功した。さらに、共焦点レーザー顕微鏡を用いて、細胞内の膜画分と細胞膜画分とのシグナルを定量的に分ける手法を確立した。
一方、これら新規に開発したプローブを使って様々な生命現象の解明に取り組んだ。特に、これまで機能の不明であったRalAが、細胞増殖因子の刺激により葉状突起で限局して活性化されること、RalAの活性化が増殖因子依存性あるいは細胞運動時の葉状突起の形成に必要であることをさまざまな手法を用いて証明した。RalAは小胞の融合に関与するとうい他グループのデータとあわせて考えると、葉状突起の形成には、細胞骨格系と細胞膜系の双方のダイナミックな変化が必要であり、RhoファミリーG蛋白はその前者に、RalAはその後者に密接に関わることが示唆された。

Research Products

• [Publications] Aoki, K., T.Nakamura., M.Matsuda: "Spatio-temporal regulation of Rac1 and Cdc42 activity during nerve growth factor-induced neurite outgrowth in PC12 cells."J.Biol.Chem.. 279(1). 713-719 (2004)
• [Publications] Hoshino T, Shimizu K, Honda T, Kawakatsu T, Fukuyama T, Nakamura T, Matsuda M. Takai Y.: "A Novel Role of Nectins in Inhibition of the E-Cadherin-induced Activation of Rac and Formation of Cell-Cell Adherens Junctions."Mol Biol Cell.. In press.
• [Publications] Kurokawa K, Itoh RE, Yoshizaki H, Ohba Y, Nakamura T, Matsuda M.: "Co-activation of Rac1 and Cdc42 at Lamellipodia and Membrane Ruffles Induced by Epidermal Growth Factor."Mol Biol Cell.. In press.
• [Publications] Yohizaki, H., Y.Ohba, K.Kurokawa, R.E.Itoh, T.Nakamura, N.Mochizuki, K.Nagashima, M.Matsuda: "Activity of Rho-family GTPases during cell division as visualized with FRET-based probes."J.Cell Biol.. 162. 223-232 (2003)
• [Publications] T.Honda., K.Shimizu., T.Kawakatsu., A.Fukuhara., K.Irie., T.Nakamura., M.Matsuda., Y.Takai.: "Cdc42 and Rac small G proteins activated by transinteractions of nectins are involved in activation of c-Jun N-terminal kinase, but not in association of nectins and cadherin to form adherens junctions, in fibroblasts."Genes to Cells.. 8. 481-491 (2003)
• [Publications] Takaya, A., Y.Ohba, M.Matsuda: "RalA Activation at Nascent Lamellipodia in Cells Stimulated by Epidermal Growth Factor."Mol Biol Cell.. In press.