LIMキナーゼの活性化の分子機構と細胞骨格制御機構の解明

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12034204
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 水野 健作 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (70128396)
• Keywords: LIMキナーゼ / コフィリン / アクチン細胞骨格 / インテグリン / Rho / Rac

Research Abstract

細胞の形態形成、移動、接着、細胞質分裂において、アクチン細胞骨格の再構築が重要な役割を果たしている。私達は、新規なプロテインキナーゼとしてLIMキナーゼ(LIMK1およびLIMK2)を同定し、LIMKがRac,Rhoの下流因子として活性化され、アクチン脱重合因子であるコフィリンのSer-3を特異的にリン酸化することを見い出し、アクチン骨格の再構築制御におけるRac,Rho→LIMK→コフィリンというシグナル経路の存在を明らかにした。本研究では、LIMK1,LIMK2およびその類縁キナーゼであるTESK1の活性化機構と細胞骨格の制御機構を解明することを目的として、以下の成果を得た。
1.LIMK1はRacの下流因子PAKおよびRhoの下流因子ROCKにより活性化されることが知られているが、本研究において、LIMK2も同様にPAKとROCKによってThr-505のリン酸化によって活性化されることを明らかにした。また、LIMK2がコフィリン/ADFのリン酸化を介してストレスファイバーや膜泡の形成や接着斑の形成に関与することを明らかにした。
2.LIMKと結合する新規な蛋白質として、LKAP-1,-2を同定した。LKAP-1は分子の中央部で、LKAP-2はC末端部で、LIMKと結合することをin vitro binding assayにより明らかにした。
3.TESK1はLIMKと同様にコフィリンのSer-3をリン酸化し、細胞に高発現させると、ストレスファイバーの形成、接着斑の形成などアクチン骨格の再構築が誘導されることを見い出した。TESK1はLIMKとは異なり、ROCK、PAKによって活性化されないが、インテグリンシグナルによって活性化されることを見い出した。

Research Products

• [Publications] K.Ohashi, et al.: "A Drosophila homolog of LIM-kinase phosphorylates cofilin and induces actin cytoskeletal reorganization."Biochem.Biophys.Res.Commun.. 276. 1178-1185 (2000)
• [Publications] H.Bito, et al.: "A critical role for a Rho-associated kinase, p160ROCK, in determiningaxon outgrowth in mammalian CNS neurons."Neuron. 26. 431-441 (2000)
• [Publications] T.Amano, et al.: "LIM-kinase 2 induces formation of stress fibers, focal adhesions and membrane blebs, dependent on its activation by Rho-associated kinase."Biochem.J.. 354. 149-159 (2001)
• [Publications] J.Toshima, et al.: "Cofilin phosphorylation by protein kinase TESK1 and its role in integrin-mediated actin reorganization and focal adhesion formation."Mol.Biol.Cell. 12(印刷中). (2001)
• [Publications] 十島二朗,水野健作: "基礎生化学実験法 第3巻 タンパク質 II.機能・動態解析法"東京化学同人(印刷中). (2001)