Rhoファミリーによる細胞骨格と細胞接着の制御機構

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11480211
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 貝淵 弘三 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 教授 (00169377)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 天野 睦紀 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 助手 (90304170) ; 稲垣 直之 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 助教授 (20223216) ; 門田 裕志 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 助手 (10294282)
• Keywords: 低分子量GTPase / Rho-kinase / IQGAP / カドヘリン / 細胞運動 / 細胞接着 / 細胞質分裂 / リン酸化

Research Abstract

Rhoファミリー低分子量GTPase(Rho,Rac,Cdc42)は、ある種の細胞外シグナルの下流で主にアクチン系の細胞骨格と細胞接着を制御していると考えられている。私共は既に、Rhoのエフェクター分子としてRho-キナーゼとMBSを、またRac及びCdc42のエフェクター分子としてIQGAPを同定している。本研究では、細胞骨格及び細胞接着制御機構を明らかにすることを目的とし、Rhoファミリー低分子量GTPase及びそのエフェクター分子の機能解析を行った。
私共は既に、Rho-キナーゼの基質としてMBS及びadducinを報告しているが、本研究では、Rho-キナーゼによるリン酸化を特異的に認識する抗リン酸化抗体、リン酸化部位に変異を導入した変異遺伝子・蛋白質を作成し、Rho-キナーゼによるこれらの基質のリン酸化が生理的にどのような役割を果たすかを解析した。その結果、リン酸化MBSは細胞質分裂時の分裂溝・ストレスファイバー・膜ラッフリング部位に濃縮すること、また、リン酸化adducinは膜ラッフリング部位や移動中の細胞の先端に濃縮し、細胞運動に関与することをそれぞれ明らかにした。
また私共は既に、IQGAPがカドヘリン・β-カテニン複合体に結合することで、細胞間接着をネガティブに制御することも報告している。本研究においては、細胞間接着におけるIQGAPの機能をRacやCdc42がどのように制御しているか、解析を行った。その結果、活性型RacやCdc42はIQGAPによる細胞間接着の乖離を抑制し、RacやCdc42はIQGAPの機能をネガティブに調節し、結果として細胞間接着をポジティブに制御していることを示した。現在HGFによる細胞遊走などの生理的現象においてもRac、Cdc42、IQGAPによる細胞間接着の調節が関与していることを示唆するデータを得ている。
以上、本研究の研究目標はほぼ達成できたと考えられる。

Research Products

• [Publications] Fukata M.et al.: "Cell adhesion and & Rgr; small GTP ases"J.Cell Sci.. 112. 4491-4500 (1999)
• [Publications] Fukata M.et al.: "Cdc42 and Rac1 regulate the interaction of IQGAP1 with bata-catenin"J.Biol.Chem.. 274. 26044-26050 (1999)
• [Publications] Fukata M.et al.: "Phosphorylation of adducin by Rho-kinase plays a crucial rloe in cell motility"J.Cell Biol.. 145. 347-361 (1999)
• [Publications] Kaibuchi K.et al.: "Regulation of cadherin-mediated cell-cell adhesion by the Rho family GTPases"Curr Opin Cell Biol. 11. 591-596 (1999)
• [Publications] Kaibuchi K.: "Regulation of cytoskeleton and cell adhesion by Rho targets"Prog.Mol.Subcell.Biol.. 22. 23-38 (1999)
• [Publications] Kaibuchi K.et al.: "Regulation of the cytoskeleton and cell adhesion by the Rho family GTPases in mammalian cells"Annu.Rev.Biochem. 68. 459-486 (1999)
• [Publications] Kawano Y.et al.: "Phosphorylation of myosin-binding subunit (MBS) of myosin phospgatase by Rho-kinase in vivo"J.Cell Biol.. 147. 1023-1038 (1999)
• [Publications] Kosako H.et al.: "Specijic accumulation of Rho-associated kinase at the cleavage furrow during cytokinesis:cleavage furrow-specific phosphorylation of intermidiate filaments"Oncogene. 18. 2783-2788 (1999)
• [Publications] Kuroda S.et al.: "Cdc42,Rac1,and their effector IQGAP1 as molecular switches for cadherin-mediated cell-cell adhesion"Biochem.Biophys.Res.Commun.. 262. 1-6 (1999)
• [Publications] Maesaki R.et al.: "The structural basis of Rho effector recognition revealed by the crystal structure of human RhoA complexed with the effector domain of PKN/PRK1"Mol.Cell. 4. 793-803 (1999)
• [Publications] Maesaki R.et al.: "Biochemical and crystallographic characterization of a Rho effector domain of the protein serine/threonine kinase N in a complex with RhoA."J.Struct.Biol.. 126. 166-170 (1999)
• [Publications] Mizuno T.et al.: "Identification and characterization of Drosohpila homolog of Rho-kinase"Gene. 238. 437-444 (1999)
• [Publications] Shimokawa H.et al.: "Rho-kinase-mediated pathway induces enhanced myosin light light chain phosphorylations in a swine model of coronary artery spasm"Cardiovasc.Res.. 43. 1029-1039 (1999)
• [Publications] Amano M.et al.: "The COOH terminus of Rho-kinase negatively regulates rho-kinase activity"J.Biol.Chem.. 274. 32418-32424 (1999)