集団的細胞運動を支える細胞内小胞輸送とアクチン細胞骨格再編成のクロストーク制御

• Project Area: Cross-talk between moving cells and microenvironment as a basis of emerging order in multicellular systems
• Project/Area Number: 25111723
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: 坂根 亜由子 徳島大学, ヘルスバイオサイエンス研究部, 助教 (60509777)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2014: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2013: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
• Keywords: 集団的細胞運動 / アクチン細胞骨格 / 細胞内小胞輸送 / Rab13-JRAB系

Outline of Annual Research Achievements

集団的細胞運動では、複数の細胞が細胞間接着を介してひとつの集団を形成し、さらに細胞集団の大移動を可能にするために強い力を生み出すことが必要となってくる。そこでは細胞間接着分子および細胞―基質間接着分子等の細胞内小胞輸送とアクチン細胞骨格の再編成のクロストーク制御が重要となってくるが、我々は、Rab13低分子量G蛋白質とその標的蛋白質JRABがその制御の鍵を握っていると考えている。本研究では、Rab13-JRAB系が制御する集団的細胞運動の分子基盤の解明によって複雑・高度な細胞集団の挙動を説明することができる具体的な制御系の提示を試みているが、本年度は、以下の成果を得ることができた。
1．JRABの構造解析と構造の時空間的変化の実体の解明：これまでリコンビナント蛋白質を用いた生化学的解析により、JRABが分子内結合してclosed formをとっており、Rab13の結合により、その分子内結合が解除されてopen formになる可能性を示していたが、本研究では、生化学的な解析に基づいたバイオインフォマティクスの手法を用いた解析により、JRAB-N末端―JRAB-C末端およびRab13―JRAB-C末端の複合体の構造モデリングを完成させ、Rab13によるJRABの構造変化モデルを提示することができた。
2．Sheet migration におけるJRABの構造変化の役割の解明：JRABのclosed formあるいはopen formで維持された構造変異体を発現させた細胞では、集団的細胞運動に異常をきたすことを見出していたが、ライブイメージングとコンピュータサイエンスを組み合わせたアプローチ法によって各々の特徴の抽出・定量化に成功した。さらに、得られたデーターを詳細に解析することにより、細胞集団が一定の秩序や法則性を保って動いていくにはJRABの構造変化が重要であることを証明することができた。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Roles of Rab family small G proteins in formation of the apical junctional complex in epithelial cells (2015)
  • Author(s): Sakane, A. and Sasaki, T.
  • Journal Title: Cell Polarity: Biological Role and Basic Mechanisms Volume: 1 Pages: 349-374
  • DOI: 10.1007/978-3-319-14463-4_15
  • ISBN: 9783319144627, 9783319144634
• [Journal Article] Junctional Rab13-binding protein (JRAB) re requires cell spreading via filamins. (2013)
  • Author(s): Sakane, A
  • Journal Title: Genes Cells Volume: 18 Issue: 9 Pages: 810-822
  • DOI: 10.1111/gtc.12078
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Efficient gene-targeting in cultured cells by CRISPR/Cas9 system using non-integrating lentiviral vector（ 非組込型レンチウイルスベクターを用いたCRISPR/Cas9システムによる高効率遺伝子ターゲティング） (2014)
  • Author(s): 松下夏樹、松下佐知、坂根亜由子、佐々木卓也、今村健志
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2014-11-25
• [Presentation] The conformational plasticity of single molecule provides law and order in collective cell migration（ 集団的細胞運動において１分子の構造変化がつくりだす秩序と法則） (2014)
  • Author(s): 坂根亜由子、西村将臣、吉澤信、横田秀夫、佐々木卓也
  • Organizer: 第87回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館（京都府京都市）
  • Year and Date: 2014-10-17
• [Presentation] The conformational plasticity of JRAB provides law and order in collective cell migration（ 集団的細胞運動においてJRABがつくりだす秩序と法則性） (2014)
  • Author(s): 坂根亜由子、西村将臣、横田秀夫、佐々木卓也
  • Organizer: 第73回日本癌学会総会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2014-09-26
• [Presentation] 集団的細胞運動においてRab13-JRAB系がつくりだす秩序と法則性 (2014)
  • Author(s): 坂根亜由子、西村将臣、吉澤信、横田秀夫、佐々木卓也
  • Organizer: 第66回日本細胞生物学会
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂（奈良県奈良市）
  • Year and Date: 2014-06-11