2016 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanisms and cellular functions of dynamic ordering of actin cytoskeletal molecular complexes
Publicly Offered Research
| Project Area | Dynamical ordering of biomolecular systems for creation of integrated functions |
|---|
| Project/Area Number |
16H00749
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
水野 健作 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (70128396)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | 細胞・組織 / シグナル伝達 / 細胞骨格 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、アクチン細胞骨格の動的秩序形成機構とその細胞機能について研究を実施し、以下の結果を得た。
１）細胞の力覚応答におけるアクチン骨格動的秩序の機能解析：細胞に対する張力刺激依存的なRhoAの活性化に関与するRho-GEFとして同定したSoloについて、結合タンパク質を解析し、SoloはケラチンK8/K18に加えて、ヘミデスモソーム構成タンパク質であるプレクチンやインテグリンと結合することを見出した。また、Soloの発現抑制によって、ヘミデスモソーム形成が抑制されることを見出した。
２）３次元組織構築におけるアクチン骨格動的秩序の機能解析：MDCK細胞をHGF存在下にコラーゲンゲル内で３次元培養すると、管腔様構造を形成する。Soloの発現抑制によって、管腔構造が球形化し、内腔の占める割合が有意に増加した。また、収縮力のマーカーとして二重リン酸化ミオシン軽鎖(ppMLC)の免疫染色を行ったところ、内腔側でのppMLCの低下が認められた。これらの結果から、Soloは、管腔形成において、アクトミオシンの収縮力を制御し、管腔の長い形状と内腔の体積の制御に関与していることが示された。
３）接触阻害による細胞増殖阻害におけるアクチン骨格動的秩序の機能解析：アクチン骨格の重合・脱重合と細胞増殖に関わる転写制御因子YAPの活性の関係を明らかにするため、アクチン重合や脱重合を促進する薬剤のYAPの細胞内局在に対する影響を調べた。その結果、サイトカラシンやラトランキュリンのようなアクチン脱重合剤だけでなく、アクチン重合剤であるジャスプラキノライドでもYAPの核外移行と不活性化が誘導されることを見出した。ジャスプラキノライドは、細胞の球形化や接着の低下によってSrcの不活性化を誘導し、その結果、YAPの核外移行と不活性化を誘導することが示唆された。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、１）細胞の力覚応答、２）３次元組織構築、３）増殖制御、におけるアクチン細胞骨格の動的秩序形成の機能について研究を実施し、以下の結果を得た。１）細胞の力覚応答に関与するRho-GEFとして同定したSoloが、ヘミデスモソーム構成タンパク質と結合すること、また、Soloの発現抑制によってヘミデスモソーム形成が抑制されることを見出し、Soloのヘミデスモソーム形成における重要性を明らかにした。また、２）MDCK細胞の３次元培養で形成される管腔構造が、Soloの発現抑制によって、球形化し、内腔の体積が増加することを見出した。また、Soloの発現抑制によって内腔側での二重リン酸化ミオシン軽鎖が低下することを見出し、管腔形成においてSoloによる収縮力の亢進が重要な役割をもつことが示された。さらに、３）アクチン重合剤であるジャスプラキノライドによって、細胞の球形化や接着の低下が起こり、その結果、YAPの核外移行と不活性化が誘導されることを見出した。
以上のように、各項目について成果が得られたことから、おおむね順調に進展していると判断した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後は、１）細胞の力覚応答、２）３次元組織構築、３）増殖制御におけるアクチン細胞骨格の動的秩序形成の機能の各項目について、以下のように研究を実施する。
１）細胞の力覚応答におけるアクチン骨格動的秩序形成機構と機能解析：細胞の力覚応答に関与するRho-GEFとして同定したSolo及び他のRho-GEFについて、結合タンパク質、力負荷依存的な活性変化、リン酸化、局在変化などを解析し、力学的刺激依存的なRho-GEFの活性化機構と、下流のアクチン骨格、ケラチン繊維の動的秩序形成機構を解明する。蛍光イメージング法を用いて、力学的刺激に応答したアクチン骨格の動態を可視化解析し、ケラチン繊維やヘミデスモソームなどの接着装置との協調的な作用機序を解明する。
２）３次元組織構築におけるアクチン骨格動的秩序の機能解析：MDCK細胞の３次元培養による管腔形成過程における各細胞のトラッキング解析や、アクチン、カドヘリンなどの動態を解析する。細胞骨格制御因子やSoloなどの力覚応答分子の発現抑制の効果を解析し、３次元組織構築におけるこれらの分子の機能を解明する。また、張力センサープローブを開発し、組織形成過程における張力分布と細胞骨格動態の相関を解析する。
３）接触阻害による細胞増殖阻害におけるアクチン骨格動的秩序の機能解析：細胞の高密度培養による増殖阻害（接触阻害）におけるアクチン動態とYAPの活性制御の役割を解明する。アクチン骨格の重合・脱重合により活性制御されるプロテインキナーゼやホスファターゼを同定し、アクチン骨格の動態変化によるYAPの活性と局在化の制御機構と、その結果生じる細胞増殖の制御機構を解明する。
|
-
-
-
-
[Journal Article] Coordination of cellular dynamics contributes to tooth epithelium deformations.2016
Author(s)
Morita, R., Kihara, M., Nakatsu, Y., Nomoto, Y., Ogawa, M., Ohashi, K., Mizuno, K., Tachikawa, T., Ishimoto, Y., Morishita, Y., and Tsuji, T.
-
Journal Title
PLoS One
Volume: 11
Pages: e0161336
DOI
Peer Reviewed / Open Access
-
[Journal Article] Pharmacological inhibition of centrosome clustering by slingshot-mediated cofilin activation and actin cortex destabilization.2016
Author(s)
Konotop, G., Bausch, E., Nagai, T., Turchinovich, A., Becker, N., Benner, A., Boutros, M., Mizuno, K., Kramer, A., and Raab, M. S.
-
Journal Title
Cancer Res.
Volume: 76
Pages: 6690-6700
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
-
-
-
-
-
-
