エンドサイトーシスの分子機構:分子構造から細胞機能まで

• Project/Area Number: 15079206
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 竹居 孝二 Okayama University, 大学院・医歯薬学総合研究科, 教授 (40322226)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山田 浩司 岡山大学, 大学院・医歯薬学総合研究科, 講師 (80325092) ; 李 順愛 岡山大学, 大学院・医歯薬学総合研究科, 助教 (30403497) ; 田邊 賢司 岡山大学, 大学院・医歯薬学総合研究科, 助教 (80423341) ; 絹田 正裕 岡山大学, 大学院・医歯学総合研究科, 講師 (40135942)
• Project Period (FY): 2003 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥106,400,000 (Direct Cost: ¥106,400,000); Fiscal Year 2007: ¥19,600,000 (Direct Cost: ¥19,600,000); Fiscal Year 2006: ¥19,600,000 (Direct Cost: ¥19,600,000); Fiscal Year 2005: ¥19,600,000 (Direct Cost: ¥19,600,000); Fiscal Year 2004: ¥23,800,000 (Direct Cost: ¥23,800,000); Fiscal Year 2003: ¥23,800,000 (Direct Cost: ¥23,800,000)
• Keywords: エンドサイトーシス / エンドソーム / 小胞輸送 / ダイナミン / 微小管 / ライブイメージグ / 無細胞系 / リポソーム / アンフィファシジン

Research Abstract

1)ダイナミンによる微小管動態制御
エンドサイトーシスの機能タンパクであるダイナミンは、細胞骨格の一つである微小管に結合する遺伝子として同定されたが、その生理的意義は不明であった。そこで我々はRNAiによりダイナミン2の発現を抑制した細胞の微小管を形態的に観察した。その結果、ダイナミン2のノックダウンにより動的な微小管が減少し、微小管に沿った膜輸送の障害によりゴルジ体の分散が起こる事を見いだした。さらに、変性性末梢神経障害であるシャルコー・マリー・トゥース病の原因遺伝子として報告されたダイナミン変異体を発現させた細胞でも、同様の結果が観察され微小管の異常な蓄積が観察された。以上の結果からダイナミンが微小管のダイナミクスを制御している可能性が示唆された。
2)チューブ状エンドソームの切断と成熟機構
分子選別に機能する初期エンドソームでは、初期エンドソームからリサイクルに向かうチューブ状エンドうソームが形成切断され、リサイクルエンドソームに向かう。一方、残存したエンドソームは、分解に向かう物質を含んだ後期エンドソームへの成熟が行われる。この二つのプロセスがどのように連携しているのかは判っていなかった。我々は、阻害剤を用いてチュニブ状エンドソームの切断、後期エンドソームへの成熟を阻害し、これらのプロセスについて解析した。その結果、チュブ状エンドソームの切断にダイナミンが関与しており、チューブ切断がエンドソームの酸性化と移動などの成熟過程に必要である事を見出した。

Research Products

• [Journal Article] CaM kinase I α-induced phoshorylation of Drpl regulates mitochondrial morphology (2008)
  • Author(s): Han, X, J.
  • Journal Title: Journal of Cell Biology (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Involvement of calcineurin in glutamate-induced mitochondrial dynamics in neurons (2008)
  • Author(s): Han, X, J.
  • Journal Title: Neurosxience Research 60 Pages: 114-119
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Regulation of clathrin-mediated endocytosis by p53 (2008)
  • Author(s): Ebdo, Y,
  • Journal Title: Genes to Cells 13 Pages: 375-386
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Truncations of amphiphysin I by calpain inhibit vesic endocytosis during neural hyperexitation (2007)
  • Author(s): Wu, Y,
  • Journal Title: EMBO Journal 26 Pages: 2981-2990
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Amphiphydin l is important for actin polymerization during phagocytosis (2007)
  • Author(s): Yanada, H.
  • Journal Title: Mol Biol Cell 18 Pages: 4669-4680
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] cAMP-response element binding protenic (CREB) regulates cyclosporine A-mediated down-regulation of cathepsin B and L synthesis (2007)
  • Author(s): Omori, k,
  • Journal Title: Cell and Tissue Research 330 Pages: 75-82
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Implication of amphiphysin l and dynamin 2 in tubulobulbar complex formation and spermatied release (2007)
  • Author(s): Kusumi, N.
  • Journal Title: Cell Structure and Function 32 Pages: 101-113
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Major Cdk5-dependent phosphorylation sites of amphiphysin 1 are implicated in the regulation of the membrane binding and endocytosis (2007)
  • Author(s): S.Liang
  • Journal Title: J.neurochem. (in press)
• [Journal Article] A human beta-cell line for transplantation therapy to control type 1 diabetes (2005)
  • Author(s): M.Narushima
  • Journal Title: Nature Biotechnology 23 Pages: 1274-1282
• [Journal Article] Stimulation of Dynamin GTPase Activity by Amphiphysin (2005)
  • Author(s): Y.Yoshida
  • Journal Title: Methods in Enzymology 404 Pages: 528-537
• [Journal Article] Regulatory mechanisms of dynamin-dependent endocytosis (2005)
  • Author(s): K.Takei
  • Journal Title: Journal of Biochemistry 137 Pages: 243-247
• [Journal Article] Dynamin and endocytosis. (2004)
  • Author(s): K.Takei
  • Journal Title: 蛋白質核酸酵素 49 Pages: 938-941
• [Journal Article] Immunohistochemical localization of Klotho protein in brain, kidney, and reproductive organs of mice (2004)
  • Author(s): S-A.Li
  • Journal Title: Cell Struct. Funct 29 Pages: 91-99
• [Journal Article] Immunohistochemical localization of Klotho protein in brain, kidney, and reproductive organs of mice (2004)
  • Author(s): S-A.Li
  • Journal Title: Cell Structure and Function 29 Pages: 91-99
• [Journal Article] Dynamin-2 regulates oxidized low-density lipoprotein-induced apoptosis of vascular smooth muscle cell (2004)
  • Author(s): Y.Kashiwakura
  • Journal Title: Circulation 110 Pages: 3329-3334
• [Journal Article] The stimulatory action of amphiphysin on dynamin function is dependent on lipid bilayer curvature (2004)
  • Author(s): Y.Yoshida
  • Journal Title: EMBO Journal 23 Pages: 3483-3491
• [Journal Article] ダイナミンとエンドサイトーシス (2004)
  • Author(s): 竹居孝二
  • Journal Title: 蛋白質 核酸 酵素 増刊『細胞における蛋白質の一生』 49 Pages: 938-941
• [Journal Article] ダイナミンとエンドサイトーシス (2004)
  • Author(s): 竹居 孝二
  • Journal Title: 蛋白質 核酸 酵素 (印刷中)
• [Presentation] Amphiphysin 1 participates in phagocytosis by stimulating actin polymerzation (2007)
  • Author(s): Yamada, H.
  • Organizer: 第40回日本発生生物学会・第59回日本細胞生物学会合同大会
  • Place of Presentation: 福岡
• [Presentation] Microtubule dynamics requires Dynamin2 and isimpaired in Charcot-Marie-Toothdisease (2007)
  • Author(s): Tanabe, K
  • Organizer: 第40回日本発生生物学会・第59回日本細胞生物学会合同大会
  • Place of Presentation: 福岡
• [Patent(Industrial Property Rights)] 医薬組成物 (2007)
  • Inventor(s): 竹居孝二、他
  • Industrial Property Number: 2007-204664
  • Filing Date: 2007-08-06
• [Publications] K.Tomizawa: "Cophosphorylation of amphiphysin I and dynamin I by Cdk5 regulates clathrin-mediated endocytosis of synaptic vesicles"Journal of Cell Biology. 163. 813-824 (2003)
• [Publications] 絹田 正裕: "イノシトールリン脂質によるエンドサイトーシスの制御機構"生化学. 75. 1449-1452 (2003)
• [Publications] M.Krauss: "ARF6 stimulates clathrin/AP-2 recruitment to synaptic membranes by activating phosphatidylinositol phosphate kinase type Iγ"Journal of Cell Biology. 162. 113-124 (2003)
• [Publications] 竹居 孝二: "蛋白質 核酸 酵素"ダイナミンとエンドサイトーシス(印刷中). (2004)