低分子量Gタンパク質Rabをゲノムワイドで網羅的に解析するツールの開発

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17657067
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 福田 光則 東北大学, 大学院生命科学研究科, 教授 (50311361)
• Keywords: 低分子量G蛋白質 / Rab / Rabエフェクター / 膜輸送 / dominant active / dominant negative / ゲノムワイド / 網羅的解析

Research Abstract

真核細胞生物の細胞内はさらに膜で包まれたオルガネラにより満たされており、主に膜輸送を介してオルガネラ同士で頻繁に物質のやり取りを行っている。低分子量Gタンパク質Rabファミリーは膜輸送に関与する分子群としては最大のもめで、哺乳動物においては約60種類ものアイソフォームが存在している。各々のRabは特定の膜輸送を制御すると考えられているが、12番以降のRabアイソフォームになるといつどこで何を運ぶのかに関してはほとんど解明されていない。Rabは活性化型固定化(domihant active, DA)変異体あるいは不活性化型固定化(dominant negative, DN)変異体を作成することが出来るため、特走の膜輸送に対する影響を検討することが可能であるが、ある種の受容体が未知のRabにより細胞膜に輸送される場合には、60種類全てのRabクローンに対してDA/DN変異体を作成する必要があり、60種類のうちどのRabが関与するのかを調べることはこれまで不可能であった。このため世界的にRabを綢羅的に解析するツールのニーズが高まってきている。そこで本研究ではマウス及びヒトに存在する60種類のRabを全てクローニングし、これらのRabの機能を網羅的に解析するツーノレ(「Rab bank」)を作成することを目指した。本年度は、これまでに作成したRabの網羅的廨析ツールを利用し、実際に内分泌細胞(PC12細胞)からのホルモン分泌に関わるRabのスクリーニングを行った。その結果、60種類のRabのうちPC12細胞のホルモン顆粒上にはRab3AとRab27Aの二種類のRabが存在し、お互いに協調的にホルモン顆粒の細胞膜へめ繋ぎ止めやホルモンの放出に関与することを明らかにすることができた(J. Cell Scl.(2006)119:2196-2203)。

Research Products

• [Journal Article] The polybasic sequence in the C2B domain of rabphilin is required for the vesicle docking step in PC12 cells. (2007)
  • Author(s): Tsuboi, T., Kanno, E., Fukuda, M.
  • Journal Title: J. Neurochem. 100 Pages: 770-779
• [Journal Article] Dvl regulates endo- and exocytotic processes through binding to synaptotagmin. (2007)
  • Author(s): Kishida, S., Hamao, K., Inoue, M., Hasegawa, M., Matsuura, Y., Mikoshiba, K., Fukuda, M., Kikuchi, A.
  • Journal Title: Genes Cells 12 Pages: 49-61
• [Journal Article] Versatile roles of R-Ras GAP in neurite formation of PC12 cells and embryonic vascular development. (2007)
  • Author(s): Iwashita, S., Kobayashi, K., Kubo, Y., Hinohara, Y., Sezaki, M., Nakamura, K., Suzuki-Migishima, R., Yokoyama, M., Satoh, S., Fukuda.M., Ohba, M., Kato, C., Adachi, E., Song, S.-Y.
  • Journal Title: J. Biol. Chem. 282 Pages: 3413-3417
• [Journal Article] Live cell imagingによる細胞活動の可視化解析 (2007)
  • Author(s): 坪井貴司, 福田光則
  • Journal Title: 日本比較内分泌学会ニュース 124(2) Pages: 45-53
• [Journal Article] Distinct Rab27A binding affinities of Slp2-a and Slac2-a/melanophilin : Hierarchy of Rab27A effectors. (2006)
  • Author(s): Fukuda, M.
  • Journal Title: Biochem. Biophys. Res. Commun. 343 Pages: 666-674
• [Journal Article] Rab27a regulates epithelial sodium channel (ENaC) activity through synaptotagmin-like protein (SLP-5) and Munc13-4 effector mechanism. (2006)
  • Author(s): Saxena, S.K., Horiuchi, H., Fukuda, M.
  • Journal Title: Biochem. Biophys. Res. Commun. 344 Pages: 651-657
• [Journal Article] The Slp4-a linker domain controls exocytosis through interaction with Munc18-1・syntaxin-la complex. (2006)
  • Author(s): Tsuboi, T., Fukuda, M.
  • Journal Title: Mol. Biol. Cell 17 Pages: 2101-2112
• [Journal Article] Rab3A and Rab27A cooperatively regulate the docking step of densecore vesicle exocytosis in PC12 cells. (2006)
  • Author(s): Tsuboi, T., Fukuda, M.
  • Journal Title: J. Cell Sci. 119 Pages: 2196-2203
• [Journal Article] Decreased basal mucus secretion by Slp2-a-deficient gastric surface mucous cells. (2006)
  • Author(s): Saegusa, C., Tanaka, T., Tani, S., Itohara, S., Mikoshiba, K., Fukuda, M.
  • Journal Title: Genes Cells 11 Pages: 623-631
• [Journal Article] Regulation of synaptic transmission by RAB-3 and RAB-27 in Caenorhabditis elegans. (2006)
  • Author(s): Mahoney, T.R., Liu, Q., Itoh, T., Luo, S., Hadwiger, G., Vincent, R., Wang, Z.-W., Fukuda, M., Nonet, M.L.
  • Journal Title: Mol. Biol. Cell 17 Pages: 2617-2625
• [Journal Article] Chronic olanzapine treatment causes differential expression of genes in frontal cortex of rats as revealed by DNA microarray technique. (2006)
  • Author(s): Fatemi, S.H., Reutiman, T.J., Folsom, T.D., Bell, C., Nos, L., Fried, P., Pearce, D.A., Singh, S., Siderovski, D.P., Willard, F.S., Fukuda, M.
  • Journal Title: Neuropsychopharmacol. 343 Pages: 666-674
• [Journal Article] Screening for target Rabs of TBC (Tre-2/Bub2/Cdc16) domain-containing proteins based on their Rab-binding activity. (2006)
  • Author(s): Itoh, T., Satoh, M., Kanno, E., Fukuda, M.
  • Journal Title: Genes Cells 11 Pages: 1023-1037
• [Journal Article] Neuronal calcium sensor-1 (NCS-1) and PI4Kβ stimulate ERK1/2 signaling by accelerating recycling through endocytic recycling compartment (ERC). (2006)
  • Author(s): Kapp-Barnea, Y., Ninio-Many, L., Hirschberg, K., Fukuda, M., Jeromin, A., Sagi-Eisenberg, R.
  • Journal Title: Mol. Biol. Cell 17 Pages: 4130-4141
• [Journal Article] Constitutive GDP/GTP exchange and secretion-dependent GTP hydrolysis activity for Rab27 in platelets. (2006)
  • Author(s): Kondo, H., Shirakawa, R., Higashi, T., Kawato, M., Fukuda, M., Kita, T., Horiuchi, H.
  • Journal Title: J. Biol. Chem. 281 Pages: 28657-28665
• [Journal Article] Identification of EPI64 as a GTPase-activating protein specific for Rab27A. (2006)
  • Author(s): Itoh, T., Fukuda, M.
  • Journal Title: J. Biol. Chem. 281 Pages: 31823-31831
• [Journal Article] Functional involvement of Noc2, a Rab27 effector, in rat parotid acinar cells. (2006)
  • Author(s): Imai, A., Yoshie, S., Nashida, T., Shimomura, H., Fukuda, M.
  • Journal Title: Arch. Biochem. Biophys. 455 Pages: 127-135
• [Journal Article] Rab27 and its effectors in secretory granule exocytosis : A novel docking machinery composed of a Rab27・effector complex. (2006)
  • Author(s): Fukuda, M.
  • Journal Title: Biochem. Soc. Trans. 11 Pages: 691-695
• [Journal Article] シナプトタグミンの分子進化 (2006)
  • Author(s): 福田光則
  • Journal Title: 生体の科学 57(5) Pages: 458-459
• [Book] Molecular Mechanisms of Exocytosis (2006)
  • Author(s): Fukuda, M.
  • Total Pages: 42-61
  • Publisher: The role of synaptotagmin and synaptotagmin-like protein (Slp) in regulated exocytosis.