がん抑制遺伝子TSCに制御されるラパマイシン標的蛋白mTORシグナルの研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15023236
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 米澤 一仁 神戸大学, バイオシグナル研究センター, 教授 (70283900)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 徳永 千春 神戸大学, バイオシグナル研究センター, 助手 (70335462) ; 吉野 健一 神戸大学, バイオシグナル研究センター, 助手 (90280792)
• Keywords: 抗がん剤 / rapamycin / FKBP12 / mTOR / 栄養環境 / p70 S6 kinase / raptor / スキャフォールド蛋白質

Research Abstract

抗がん剤として注目されるrapamycinの細胞内標的蛋白質mTOR (mammalian target of rapamycin)は巨大なSer/Thr kinaseである。mTORは、細胞周囲の栄養環境の変化、即ちアミノ酸濃度の変化を感知して下流分子p70 S6 kinase(p70S6k)などをリン酸化し、蛋白質合成を制御する。Rapamycinは、細胞内でFKBP12と複合体を形成し、この複合体がmTORに結合することによりmTOR機能を阻害するといわれているが、その詳細は不明である。我々は、mTORと複合体を形成する蛋白質raptor (regulatory associated protein of mTOR)を同定した。Raptorは、mTORとその基質であるp70S6kなどの両方に結合し、mTORが基質をリン酸化するための足場を提供するスキャフォールド蛋白質として機能している。そこで、mTORとraptorの結合に及ぼすrapamycinの影響を解析した。その結果、以下のことが判明した。(1)In vivoにおけるmTORとraptorの結合は、rapamycin処理により著しく阻害された。(2)FKBP12/rapaillycinが結合できないmTOR変異体とraptorの結合は、rapamycin処理によって抑制されなかった。(3)rapamycin処理によりraptorとの結合が阻害されたmTORは、p70S6kなどに対するリン酸化活性が低下していた。(4)In vitroにおいても、FKBP12/rapamycinは直接mTORとraptorの解離を引き起こした。以上より、rapamycinは、mTORとraptorの結合、すなわちmTORが効率よく基質をリン酸化するための足場形成を阻害することにより、mTORの機能を抑制していることが示された。

Research Products

• [Publications] 米澤 一仁: "mTOR/raptor-p70S6キナーゼ"栄養評価と治療. 20・2. 81-85 (2003)
• [Publications] 米澤 一仁: "ラプター(raptor)"生化学. 75・4. 323 (2003)
• [Publications] Nojima, H.: "The mammalian target of rapamycin (mTOR) partner, raptor, binds the mTOR substrates p70 S6 kinase and 4E-BP1 through their TOR signaling (TOS) motif."Journal of Biological Chemistry. 278・18. 15461-15464 (2003)
• [Publications] Yahiro, K.: "Protein-tyrosine phosphatase α,RPTP α,is a Helicobacter pylori VacA receptor."Journal of Biological Chemistry. 278・21. 19183-19189 (2003)
• [Publications] Yonezawa, K.: "Identification of TOR-interacting proteins."Molecular Interventions. 3・4. 189-193 (2003)
• [Publications] 吉野 健一: "細胞成長を司る情報伝達システムの中央情報集積装置mTOR複合体"蛋白質 核酸 酵素. 48・10. 1378-1385 (2003)
• [Publications] 大城 紀子: "アミノ酸と細胞内シグナル伝達-蛋白質合成を中心に"栄養評価と治療. 20・5. 478-482 (2003)
• [Publications] Yonezawa, K.: "Raptor, binding partner of target of rapamycin."Biochemical and Biophysical Research Communications. 313・2. 437-441 (2004)
• [Publications] Tokunaga, C.: "mTOR integrates amino acid- and energy-sensing pathways."Biochemical and Biophysical Research Communications. 313・2. 443-446 (2004)
• [Publications] 徳永 千春: "ラパマイシン標的タンパク質mTORシグナル伝達系"細胞工学. 23・3. 340-348 (2004)
• [Publications] Oshiro, N.: "Dissociation of raptor from mTOR is a mechanism of rapamycin-induced inhibition of mTOR function."Genes to Cells. in press.
• [Publications] 徳永 千春: "糖尿病学2003"(株)診断と治療社. 168 (2003)
• [Publications] Yonezawa, K.: "TOR : Target of Rapamycin (Current Topics in Microbiology and Immunology)"Springer-Verlag. 366 (2004)