細胞がん化過程の時空間制御機構の解析

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17012014
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 松田 道行 大阪大学, 微生物病研究所, 教授 (10199812)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中村 岳史 大阪大学, 微生物病研究所, 講師 (60362604) ; 黒川 量雄 (独)理化学研究所, 中野生体膜研究室, 研究員 (40333504) ; 福原 茂朋 国立循環器病センター研究所, 循環器形態部, 室長 (70332880) ; 清川 悦子 大阪大学, 微生物病研究所, 助手 (80300929)
• Keywords: 細胞増殖情報伝達系 / シミュレーション / FRETプローブ / Raf / Ras / MEK / ERK

Research Abstract

がん化の過程をコンピューター上で再現するシステムを構築できれば、ピンポイントの創薬や、理論に基づいたオーダーメイド治療法の選択などが極めて迅速にできるようになることが期待されている。われわれは細胞がん化にきわめて重要な役割を果たす細胞増殖情報伝達系(チロシンキナーゼ-Ras-Raf-MARK)の情報伝播過程の画像化を行い、その実測データに基づくシミュレーションの構築を行った。昨年度までにFRETプローブを使って活性変化の動態を解析したので、本年度は、まず、DronpaというOn/Offができる蛍光蛋白を使って分子間の解離定数を測定した。さらに、個々の分子の濃度、脱リン酸化酵素により不活化の速度などを定量的イムノブロッティング法を用いて測定した。これらのデータをもとに最小必須コンポーネントからなるシミュレーションモデルを構築した。このモデルにおいて、Rafの量がこの情報伝達系のシグナルの強度をもっとも規定していることが予想された。そこで、RNAiを用いてRafをノックダウンしその影響を解析したところ、確かに、細胞内のRafの量がこの細胞増殖情報伝達系の強度の設定に大きな影響を与えていることが明らかとなった。一方、このモデルではシグナルの強度は情報伝達の下流に行くほど低下していくが、実際にシグナル強度は逆に強くなっていくことが分かった。今後、この原因を突き詰めていくことで、Ras/Raf/MEK/ERK情報伝達系の活性制御機構についてより深い理解が得られるものと期待される。

Research Products

• [Journal Article] Fluorescence (Forster) resonance energy transfer imaging of oncogene activity in living cells. (2006)
  • Author(s): Kiyokawa, E., Hara, S., Nakamura, T., Matsuda, M.
  • Journal Title: Cancer Sci. 97 Pages: 8-15
• [Journal Article] Dynamics of the RAS/ERK map kinase cascade as monitored by fluorescence probes. (2006)
  • Author(s): Fujioka, A., Terai, K., Itoh, R.E., Aoki, K., Nakamura, T., Kuroda, S., Nishida, E., Matsuda, M.
  • Journal Title: J.Biol.Chem. (In press)
• [Journal Article] Interleukin-1 receptor-associated kinase-1 plays an essential role for Toll-like receptor (TLR)7- and TLR9-mediated interferon-{alpha} induction. (2005)
  • Author(s): Uematsu, S., Sato, S., Yamamoto, M., Hirotani, T., Kato, H., Takeshita, F., Matsuda, M., Coban, C., Ishii, K.J., Kawai, T., Takeuchi, O., Akira, S.
  • Journal Title: J.Exp.Med. 201 Pages: 915-923
• [Journal Article] FRET imaging in nerve growth cones reveals a high level of RhoA activity within the peripheral domain. (2005)
  • Author(s): Nakamura, T., Aoki, K., Matsuda, M.
  • Journal Title: Mol.Brain Res. 139 Pages: 277-287
• [Journal Article] Monitoring spatio-temporal regulation of Ras and Rho GTPase with GFP-based FRET probes. (2005)
  • Author(s): Nakamura, T., Aoki, K., Matsuda, M.
  • Journal Title: Methods 37 Pages: 146-153
• [Journal Article] Localized RhoA Activation as a Requirement for the Induction of Membrane Ruffling. (2005)
  • Author(s): Kurokawa, K., Matsuda, M.
  • Journal Title: Mol.Biol.Cell 16 Pages: 4294-4303
• [Journal Article] Mechanism and role of localized activation of Rho-family GTPases in growth factor-stimulated fibroblasts and neuronal cells. (2005)
  • Author(s): Kurokawa, K., Nakamura, T., Aoki, K., Matsuda, M.
  • Journal Title: Biochem.Soc.Trans. 33 Pages: 631-634
• [Journal Article] Involvement of the c-Src-Crk-C3G-Rap1 signaling in the nectin-induced activation of Cdc42 and formation of adherens junctions. (2005)
  • Author(s): Fukuyama, T., Ogita, H., Kawakatsu, T., Fukuhara, T., Yamada, T., Sato, T., Shimizu, K., Nakamura, T., Matsuda, M., Takai, Y.
  • Journal Title: J.Biol.Chem. 280 Pages: 815-825
• [Journal Article] Ras binding opens c-Raf to expose the docking site for MEK. (2005)
  • Author(s): Terai, K., Matsuda, M.
  • Journal Title: EMBO Rep. 6 Pages: 251-255
• [Journal Article] A FRET-based probe for epidermal growth factor receptor bound non-covalently to a pair of synthetic amphipathic helixes. (2005)
  • Author(s): Itoh, R.E., Kurokawa, K., Fujioka, A., Sharma, A., Mayer, B.J., Matsuda, M.
  • Journal Title: Experimental Cell Research 307 Pages: 142-152
• [Journal Article] Local PIP3 accumulation recruits Vav2 and Vav3 to activate Rac1/Cdc42 and initiate neurite outgrowth in nerve growth factor -stimulated PC12 cells. (2005)
  • Author(s): Aoki, K., Nakamura, T., Fujikawa, K., Matsuda, M.
  • Journal Title: Mol.Biol.Cell 16 Pages: 2207-2217