Ｇｉｒｄｉｎファミリー分子の機能と精神神経疾患・がんの病態形成における役割

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26221304
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 高橋 雅英 名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (40183446)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 榎本 篤 名古屋大学, 医学系研究科, 准教授 (20432255) ; 浅井 直也 名古屋大学, 医学系研究科, 准教授 (80273233)
• Project Period (FY): 2014-05-30 – 2019-03-31
• Keywords: Girdin / Daple / 精神神経疾患 / がん / リン酸化 / エンドサイトシース

Outline of Annual Research Achievements

(1)Girdinによる選択的エンドサイトーシスの制御機構
細胞がエンドサイトーシスにおいて膜分子（カーゴ）を取り込むためには、まず細胞膜が内側にくびれ、膜小胞として細胞膜と遊離する必要がある。膜小胞の遊離に重要な働きをする機械化学的分子としてdynaminが知られているが、dynaminの新規結合分子としてGirdinを同定した。生化学的解析によりGirdinがdynaminと直接結合し、dynaminのGTPase活性を上昇させることを明らかにした。Girdinのdynaminに対する結合の責任ドメインはGirdinのN末端ドメインであり、同ドメインを介したdynamin/Girdin間の結合がエンドサイトーシスにおける膜小胞の切断に重要な働きをすることを明らかにした。Girdinはトランスフェリン受容体やE-cadherinのエンドサイトシースを制御することも証明した(Weng et al., EMBO J., 2014)。
(2)リン酸化Girdinに対する抗体の作成とチロシンリン酸化の生物学的意義
Girdinのチロシン1764と1798がEGF receptorおよびSrcによってリン酸化されることが報告されている。われわれはこれらのチロシンリン酸化Girdinに対する特異的ポリクローナル抗体を作成した。作成した抗体を用いて解析した結果、チロシン1764と1798は培養細胞にてEGF刺激依存性にリン酸化を生じた。免疫蛍光抗体法により培養細胞を染色した結果、lamellipodia, filopodia, focal adhesion, stress fiberなど細胞運動と密接に関わるアクチン繊維の構造体に特異的に染色されることが明らかになった。Src阻害剤の処理によりチロシンリン酸化Girdinの染色が消失することから、Src依存性にリン酸化を受けることも判明した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

Girdinの新規結合分子としてエンドサイトーシスに重要な役割を果たす機能分子dynaminを同定し、Girdinが膜分子（カーゴ）の選択的エンドサイトーシスに関与していることを明らかにした。この研究によりカーゴ選択的エンドサイトーシスの新たなメカニズムを提示した。
がん関連線維芽細胞(Cancer-associated fibroblats; CAF)におけるAktキナーゼによるGirdinのリン酸化がCAFの腫瘍周辺への遊走と腫瘍の進展に重要な役割を果たすことを証明し、がん細胞に加えCAFを標的としたがん治療薬の開発が重要であることを示唆する結果を得た。今後のがん治療法開発に有用な情報を提供できたと考える。
研究計画にあるGirdinおよびDapleのノックアウトマウスの表現型の解析、Girdinのチロシンリン酸化部位（チロシン1764,1798）に変異を導入したマウスの作成、GirdinおよびDapleの新規結合蛋白の同定と機能解析も順調に進んでいる。

Strategy for Future Research Activity

GirdinおよびDapleのノックアウトマウスの表現型の詳細な解析を進め、生体内における機能をさらに明らかにする。Girdinについてはチロシンリン酸化部位に変異を導入したノックインマウスの作成により、チロシンリン酸化の生体内での意義についても明らかにする。GirdinとDapleの変異とヒト疾患との関連についてさらに検討を進める。
GirdinおよびDapleとの結合蛋白についても質量分析により同定が進んでおり、今後結合蛋白の機能を生化学的、細胞生物学的手法を用いて詳細に解析する。

Research Products

• [Journal Article] Girdin is phosphorylated on tyrosine 1798 when associated with structures required for migration (2015)
  • Author(s): Kenji Omori, Masato Asai, Daisuke Kuga, Kaori Ushida, Tetsushi Izuchi, Shinji Mii, Atsushi Enomoto, Naoya Asai, Masato Nagino, Masahide Takahashi
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 458 Pages: 934-940
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2015.02.065
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Akt-Girdin signaling in cancer-associated fibroblasts contributes to tumor progression. (2015)
  • Author(s): Yamamura Y, Asai N, Enomoto A, Kato T, Mii S, Kondo Y, Ushida K, Niimi K, Tsunoda N, Nagino M, Ichihara S, Furukawa K, Maeda K, Murohara T, Takahashi M
  • Journal Title: Cancer Research Volume: 75 Pages: 813-823
  • DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-14-1317
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Regulation of cargo-selective endocytosis by dynamin 2 GTPase-activating protein girdin (2014)
  • Author(s): Liang Weng, Atsushi Enomoto, Hiroshi Miyoshi, Kiyofumi Takahashi, Naoya Asai, Nobuhiro Morone, Ping Jiang, Jian An, Takuya Kato, Keisuke Kuroda, Takashi Watanabe, Masato Asai, Maki Ishida‐Takagishi, Yoshiki Murakumo, Hideki Nakashima, Kozo Kaibuchi, Masahide Takahashi
  • Journal Title: The EMBO Journal Volume: 33 Pages: 2098-2112
  • DOI: 10.15252/embj.201488289
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Speed control for neuronal migration in the postnatal brain by Gmip-mediated local inactivation of RhoA. (2014)
  • Author(s): Haruko Ota, Takao Hikita, Masato Sawada, Tomoki Nishioka, Mami Matsumoto, Masayuki Komura, Akihisa Ohno, Yukiyo Kamiya, Takuya Miyamoto, Naoya Asai, Atsushi Enomoto , Masahide Takahashi, Kozo Kaibuchi, Kazuya Sobue, KazunobuSawamoto
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 5 Pages: 4532
  • DOI: 10.1038/ncomms5532
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Girdin phosphorylation is crucial for synaptic plasticity and memory: a potential role in the interaction of BDNF/TrkB/Akt signaling with NMDA receptor (2014)
  • Author(s): Tsuyoshi Nakai, Taku Nagai, Motoki Tanaka, Norimichi Itoh, Naoya Asai, Atsushi Enomoto, Masato Asai, Shinnosuke Yamada, Ali Bin Saifullah, Masahiro Sokabe, Masahide Takahashi, Kiyofumi Yamada
  • Journal Title: The Journal of Neuroscience Volume: 34 Pages: 14995-15008
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.2228-14.2014
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Akt/girdin signaling in cancer progression (2015)
  • Author(s): Masahide Takahashi
  • Organizer: 2nd International Symposium on Protein Modifications in Pathogenic Dysregulation of Signaling
  • Place of Presentation: The Institute of Medical Science, The University of Tokyo（東京都港区）
  • Year and Date: 2015-01-23 – 2015-01-24
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 癌関連線維芽細胞においてAktシグナル下流にあるGirdinがリン酸化されることにより腫瘍増大を引き起こす (2014)
  • Author(s): 山村由美子、浅井直也、榎本篤、加藤琢哉、三井伸二、近藤裕史、前田健吾、室原豊明、高橋雅英
  • Organizer: 第73回日本癌学会学術総会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [Presentation] Involvement of Daple in Wnt5a-mediated gastric cancer progression (2014)
  • Author(s): Hosne Ara, Maki Takagishi, Masahide Takahashi
  • Organizer: 第73回日本癌学会学術総会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [Remarks] 細胞が膜分子を選択的に取り込むためのメカニズムを解明
  • URL: http://www.med.nagoya-u.ac.jp/medical/dbps_data/_material_/nu_medical/_res/topix/2014/girdin_20140724jp.pdf
• [Remarks] 癌の進展に重要な癌関連線維芽細胞の機能制御のメカニズムを解明
  • URL: http://www.med.nagoya-u.ac.jp/medical/dbps_data/_material_/nu_medical/_res/topix/2014/ark-girdin_20150303jp.pdf