メラニン色素輸送制御の分子メカニズムの解明

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18207015
• 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: メラノソーム輸送 / Rab27A / Rabエフェクター / シナプトタグミン様蛋白質 / Griscelli症候群 / Slac2-a / melanophilin / ミオシンVa / 膜輸送

Research Abstract

メラニン色素は皮膚や毛髪を作る細胞自身が合成するのではなく、皮膚の基底層に存在するメラノサイトと呼ばれる特殊な細胞で合成され、メラノソームと呼ばれる特殊なオルガネラに貯蔵されている。核の周辺で成熟したメラノソームは細胞内に張り巡らされた微小管とアクチン線維により、細胞膜まで輸送され、細胞膜につなぎ止められる。メラノソームは最終的に隣接するケラチノサイトや毛母細胞に受け渡され、皮膚や毛髪の暗色化が引き起こされる。このようなメラノソームの細胞内での動きは顕微鏡でも容易に観察することができることから、その動き自身は古くから知られていたが、メラノソーム輸送の分子メカニズムに関する詳細は現在でも十分に解明されていない。本研究課題では、メラノソーム輸送の各輸送ステップ(メラノソームの形成・微小管輸送・アクチン線維への受け渡し・アクチン輸送・細胞膜へのつなぎ止め・ケラチノサイトへの転移の6つのステップ)を制御する因子を同定することにより、メラノソーム輸送の分子メカニズムの全貌を解明することを目的としている。本年度は、アクチン線維への受け渡し及びアクチン輸送に必須の役割を果たす低分子量G蛋白質Rab27Aに焦点を当て、Rab27Aを不活性化する酵素Rab27A-GAPの同定に初めて成功した(J.Biol.Chem.(2006)281:31823-31831)。また、メラノサイトで機能するRab27Aエフェクターの一つSlp2-aによるメラノサイトの細長い細胞形態維持機構の解明にも取り組み、細胞骨格系を制御する低分子量G蛋白質がSlp2-aの下流で機能するという興味深いデータを得ることができた。

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] 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
• [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 Muncl3-4 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 Muncl8-1・syntaxin-1a 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
• [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.