細胞膜裏打ちシステムのその場構造解析

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14380315
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 臼倉 治郎 名古屋大学, 大学院・医学系研究科, 助教授 (30143415)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西沢 祐治 名古屋大学, 大学院・医学系研究科, 助手 (80252229)
• Keywords: 細胞膜 / 膜の裏打ち / 膜骨格 / クラスリン / アクチン / 急速凍結 / 免疫細胞化学 / フリーズエッチング

Research Abstract

細胞膜は細胞質を外界から隔てる限界膜であると同時に外からの刺激、情報を受け取り、処理するためにレセプターやチャンネルがひしめく情報処理マシーンである。最近ではコレステロールの豊富なラフトのように脂質の分布においてもドメイン構造があることがわかってきた。そしてこれらのドメインとタンパク質は密接に結びつき機能ドメインを形成している。これらを制御し、集合離散を操っているのが、いわゆる膜の裏打ち構造である。本研究では膜の裏打ちを構成する分子を同定するとともに、それらの複合体としての裏打ち構造の3Dイメージングが計画された。そしてそのいくつかはすでに結果が得られた。試料調製法を工夫することによって、急速凍結デイープエッチ免疫レプリカ電顕法で、細胞膜の細胞質側表面を全面にわたって観察することができるようになった。これによって、細胞膜の近傍での膜骨格の形態や構造が明らかになりつつある。さらに、免疫金コロイド標識によって膜骨格は主にアクチンとスペクトリン、アデューシン、ゲルゾリンなどのアクチン結合タンパク質からなることがわかってきた。また、アクチンの枝分かれを可能にするArp2/3蛋白も同定することが出来た。クラスリン被覆ピットやカベオラと膜骨格との結合も見えはじめた。さらに、膜骨格の網目の大きさは膜タンパク質のホップ拡散のコンパートメントの大きさと同程度であることも推測された。またこれらを定量的に解析するために三次元再構築を試みた。±45°の間で1°ずつ90枚の写真を撮り膜裏打ち構造のアニメーションを作ることに成功した。

Research Products

• [Publications] Jiro Usukura: "A critical role for ATP in the stimulation of retinal guanylyl cyclase by Guanylyl cyclase-activated proteins (GCAPS)."J.Biol.Chem.. (in press).
• [Publications] Jiro Usukura: "DEAD-box protein rck/p54 unwinds double-stranded RNAs and has RNase activity"Gene to cells. (in press). 163-179 (2002)
• [Publications] Jiro Usukura: "Mechanism of leflunomide-induced proliferation of mitochondria in mammalian cells"Mitochondrion. 2. 163-179 (2002)
• [Publications] Jiro Usukura: "Clamp and clamp loader structures of the human checkpoint protein complexes Rad9-1-1 and Rad17-RFC."Gene to Cells. 7. 861-868 (2002)