2005 Fiscal Year Annual Research Report
細胞内物質輸送の分子機構;分子細胞生物学、構造生物学および分子遺伝学的研究
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13CE2004
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
廣川 信隆 東京大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (20010085)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中田 隆夫 東京大学, 大学院・医学系研究科, 助教授 (50218004)
野田 泰子 東京大学, 大学院・医学系研究科, 講師 (50262019)
金井 克光 東京大学, 大学院・医学系研究科, 助教授 (80214427)
田中 庸介 東京大学, 大学院・医学系研究科, 助手 (90302661)
武井 陽介 東京大学, 大学院・医学系研究科, 助教授 (20272487)
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| Keywords | 分子モーター / キネシン / 微小管 / 細胞内物質輸送 / 分子細胞生物学 / 分子遺伝学 / 構造生物学 |
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| Research Abstract |
1)新しいモーター分子群KIFsの探索と機能の分子細胞生物学的解析:KIF12, KIF13B, KIF14, KIF16A, KIF16B, KIF18A, KIF18B, KIF19A, KIF19B, KIF26A, KIF26B等について分子細胞生物学的解析を引き続き行なった。
2)モーター分子のCargoとその認識・結合機構の解明:モーター分子群が如何にして自分の荷物を認識・結合するかを、Yeast two hybrid system, GST、結合カラム、免疫沈降法、ビアコア、レーザー質量分析等の生化学的方法を組み合わせ解析し、KIF4がポリADPリボースポリメレース1(PARP1)に結合することを明らかにした。(Midorikawa, R. et al. Cell (in press), 2006)
3)KIF3モーター(KIF3A/KIF3BとKAP3よりなる)の機能をブロックする為KAP3のconditional knock outマウスを作製、神経系のみでKIF3の機能抑制を行なった。KAP3-/-マウスには脳腫瘍が形成され、KIF3モーターがN Cadherin/βcateninをGolgiから形質膜に輸送することにより細胞の過剰な増殖を抑制し、腫瘍形成を抑制していることを明らかにした。(Teng, J. et al. Nature Cell Biology, 2005)
4)KIF3モーター欠失マウスの解析よりKIF3が体の左右を決定するNodeの細胞で線毛を形成する材料を送り、線毛を形成しその線毛が回転運動をすることにより胎児外液の左向きへの流れ、Node流を形成することを明らかにしたが、その延長線上の重要な課題で回転運動により左向き水流が出来る機序及び分泌された蛋白がNode流で左側での濃度勾配を生じること(Okada, Y. et al. Cell 2005)、及びFGFシグナル依存性にNodeの細胞がSHH、レチノイン酸を含む大型小胞を分泌しそれがNode流により左へ流され左側へシグナルを伝えることを明らかとした。(Tanaka, Y. et al. Nature 2005)
5)モーター分子の作動機構の分子生物物理学的及び構造生物学的解析:a)構造生物学的アプローチ:A.電子顕微鏡:モーター分子KIFの動きの仕組みの解明の為には、レールである微小管との相互作用の解析が不可欠となる。この目的には、クライオ電子顕微鏡は非常に有効である。電解放射型透過型電子銃、精度の高い画像解析により、2次構造に迫る8〜9Åの解像度を達成し、ヌクレオチド状態による分子内の構造変化とともに、微小管との2次構造での相互作用を観察した。また微小管側のα、βチュブリンを各々に対するモノクローン抗体で標識しモーター分子の作動機構とレールの微小管との関係を解いた。B.X線結晶解析:X線結晶解析により、KIF分子のATPの加水分解サイクルの途中に相当するいくつかの状態の構造を解いた。特にKIF1AについてはNonucletide状態等を中心に解析がすすんでいる。他の特徴あるKIFの中から中央にモーター領域のあるKIF2についても全長を含むより長い構造についてATP加水分解の異なったstepについて解析している。C.X線結晶解析と電子顕微鏡で得られた構造の統合:両者の解析で得られた構造を、3次元上で統合することにより、原子レベルから微小管との相互作用に至る一連の仕組みを理解しようとしている。
7)モーター分子のCargoとの結合の構造生物学的解析:モーター分子尾部とCargoの結合及びその解離、修飾の機構をX線結晶解析、NMR等の構造学的手法による解析を開始した。
8)遅い軸索輸送(細胞質蛋白群の細胞内輸送)の分子機構の解明:transgenic mouseの手法を用いて遅い輸送で送られる蛋白と候補モーターの結合に注目し遅い輸送の機構を解析した。
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