細胞質分裂の分子機構

• 研究課題/領域番号: 06275102
• 研究種目: 重点領域研究
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 馬渕 一誠 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 教授 (40012520)
• 研究分担者: 沼田 治 筑波大学, 生物科学系, 助教授 (50189354) ; 浜口 幸久 東京工業大学, 生命理工学部, 教授 (70016161) ; 酒井 彦一 日本女子大学, 理学部, 教授 (80011477) ; 渡辺 良雄 上武大学, 学長 (00015918) ; 丸山 工作 千葉大学, 学長 (60012267) ; 須藤 和夫 東京大学, 総合文化研究科, 教授 (20111453)
• 研究期間 (年度): 1994 – 1997
• 研究課題ステータス: 完了 (1997年度)
• 配分額: 17,300千円 (直接経費: 17,300千円); 1997年度: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円); 1996年度: 4,500千円 (直接経費: 4,500千円); 1995年度: 4,100千円 (直接経費: 4,100千円); 1994年度: 5,700千円 (直接経費: 5,700千円)
• キーワード: 細胞質分裂 / 分裂溝 / 収縮環 / アクチン繊維 / 低分子量Gタンパク質 / アクチン調節タンパク質 / ミオシン / セプチン / シグナル伝達 / 収縮環形成 / ミオシン軽鎖キナーゼ / Rho / 分裂装置

研究概要

収縮環形成のシグナル伝達系因子の候補、低分子量Gタンパク質Rhoに関して、分裂酵母Rho2-4がRho1と同様に隔壁部に局在すること、Rho1とRho2は似た機能を持っているが重複はしていないことを見た。出芽酵母の出芽を制御するRHO3の欠損を多コピーで抑圧するSRO7がミオシン(Myo1,Myo2)と相互作用することを見い出した。RHO1の標的タンパク質であるBNI1はプロフィリン、EF1α、SPA2と結合することを示した。これらのタンパク質を介してアクチンに作用する可能性がある。哺乳類のRhoAの標的タンパク質としてp140mDia、p160ROCK、citronkinaseを見い出した。p140mDiaはプロフィリンを結合し、分裂溝に局在する。citronkinaseも分裂溝に局在し細胞質分裂に働いていることが知られた。分裂酵母の収縮環がアクチン繊維でできており、トロポミオシンを含むことを免疫電顕で確認した。分裂酵母から新しいミオシン重鎖の遺伝子myo3^+をクローニングし、Myo3がMyo2と協同的に収縮環の形成に働くことを示した。細胞性粘菌の分裂変異遺伝子を同定したところIQGAPにホモロジーのあるタンパク質だった(GAPA)。GAPAと同じファミリーのRasGAPの遺伝子を同時に破壊すると、細胞質分裂に強い影響が出たのでこれらのタンパク質が細胞質分裂に働いていることが分かった。ウニ卵の分裂溝に濃縮される新規のF-アクチン結合タンパク質として見い出したp60とp150がそれぞれミオシンVIとコロニンであることを明かにした。マウスのセプチンNedd5が分裂溝に局在し、その抗体のマイクロインジェクションが細胞質分裂を阻止することを見た。またNedd5の繊維形成にはそのGTPase活性が必要であることが分かった。カエル卵の分裂に必須なアクチン調節タンパク質XACに結合するタンパク質の一つAIP1と同定し、これがXACと協調してアクチンを脱重合することを見い出した。これらの結果を総括するため、海外、国内の専門家を招聘して2日間の国際会議を行った。

研究成果

• [文献書誌] Hirata,D., et al.: "Gene that causes aberrant cell morphology by overexpression in fission yeast:a role of a small GTP-binding protein Rho2." J.Cell Science. 111. 149-159 (1998)
• [文献書誌] Motegi,F., et al.: "Identification of Myo3,a second type-II myosin heavy chain in fission yeast Schizosaccharyomyces pombe." FEBS Letters. 420. 161-166 (1997)
• [文献書誌] Nakano,K.et al.: "The small GTP-binding protein Rho1 is a multifunctional protein that is involved in the regulation of actin localization,..." Genes to Cells. 2. 679-694 (1997)
• [文献書誌] Fujimoto,H. & Mabuchi,I.: "Isolation of cleavage furrows from regular sea urchin eggs and identification of furrow-specific proteins." J.Biochemistry. 122. 518-524 (1997)
• [文献書誌] Terasaki,A., et al.: "Identification of novel F-actin-binding proteins by F-actin affinity column chromatography from sea urchin eggs." J.Biochemistry. 122. 226-236 (1997)
• [文献書誌] Komatsu,S., et al.: "Involvement of p34cdc2 kinase from sea urchin Hemicentrotus pulcherrimus in the phosphorylation of myosin II regulatory.." Gene. 198. 359-365 (1997)
• [文献書誌] 馬渕一誠(編): "細胞生物学の基礎技術" 羊土社, 284 (1997)
• [文献書誌] 馬渕一誠: "生物学のすすめ" 筑摩書房, 205 (1997)
• [文献書誌] Mishima,M.,Mabuchi,I.: "Cell cycle-dependent phosphorylation of smooth muscle myosin light chain in sea urchin egg extracts." J.Biochemistry. 119. 906-913 (1996)
• [文献書誌] Kojima,S.,Mishima,M.,Mabuchi,I.,Hotta,Y.: "A single Drosophila melanogaster myosin light chain kinase gene produces multiple isoforms whose activities are..." Genes to Cells. 1. 855-871 (1996)
• [文献書誌] Ohtani,T.,Maki,S.,Kimura,S.,and Maruyama,K.: "Localization of connectin-like proteins in leg and flight muscles of insects." Tissue & Cell. 28. 1-8 (1996)
• [文献書誌] Yajima,H.,Ohtsuka,H.,et al: "A11.5-kb 5′-terminal cDNA sequence of chicken breast muscle connectin/titin reveals its Z line binding region." Biochem.Biophys.Res.Commun.223. 160-164 (1996)
• [文献書誌] Ohtsuka,H.,Yajima,H.,Maruyama,K.and Kimura,S.: "Binding of the N-terminal 63 kDa protein of connectin/titin to α-actinin as revealed by the yeast two-hybrid system." FEBS Lett.in press (1997)
• [文献書誌] Numata,O: "Multifunctional protein in Tetrahymena:14-nm filament protein/citrate synthase and translation elongation factor-1α(EF-1α)." Int.Rev.Cytol.Vol.164. 1-35 (1996)
• [文献書誌] Watanabe,Y.,Hanyu,K.,Takemasa,T.and Numata,O: "TCBP-25.In Guidebook to the Calcium Binding-Proteins(Celio,M.R ed.)" Sambrook and ToozePublication at Oxford University Press, 4 (1996)
• [文献書誌] Masanori Mishima + I.Mabuchi: "Cell cycle-denendent phosphorylation of smocth muscle myosin light chain in sea urchin egg extracts." J.Biochemistry. (印刷中). (1996)
• [文献書誌] 馬渕一誠: "Rhoと細胞質分裂" 実験医学. 14. 297-300 (1996)
• [文献書誌] Kentaro Nakano & I.Mabuclhi: "Isolation and seguencing of two cDNA clones encoding Rho Proteins from the fission yeast,Schi to sacchavo pombe." Gene. 151. 119-122
• [文献書誌] Kojima.H.,Chiba,J.,Watanabe,Y.,& Numata,O.: "Citrate synthasepurified from Tetrahymena mitochondrai is identical with Tetrahymena 14-nm filament protein." J.Biochem.181. 189-195 (1995)
• [文献書誌] Hanyu,K.,Takemasa,T.,Numata,O.,Takahashi,M.,& Watanabe,Y.: "ImmunofluorescenceLocalization of a 25-kDa Tetrahymena EF-hand Ca^<2+>-binding protein,TCBP-25,in the cell cortex and possible in volvementin conjugation." Exp.Cell Res.219. 487-493 (1995)
• [文献書誌] Kurasawa,Y.,Hanyu,K.,Watanabe,Y.,& Numata,O.: "F-actin bundling activity of Tetrahymena elongation factor 1 α is regulated by Ca^<2+>/calmodulin." J.Biochem.in press.
• [文献書誌] Numata,O.: "Multifunctional protein in Tetrahymena:14-nm filament protein/citrate synthase and translation elongation factor-1 α." Int.Rev.Cytology, 35 (1996)
• [文献書誌] Watanabe,Y.,Hanyu,K.,Takemasa,T.,& Numata,O.: "TCBP-25." In Guidebook to the calcium binding-protein,ed.by Celio,M.R.,Sambrook & Tooze Publication at Oxford University Press,in press.,
• [文献書誌] Issei Mabuchi: "Cleavage furrow:timing of emergence of contractile ring actin filaments and establishment of the contractile ring by filament bundling" Journal of Cell Science. 107. 1853-1862 (1994)
• [文献書誌] Hiroyuki Adachi: "Isolation of Dictyostelium discoideum cytokinesis mutants." Biochem.Biophys.Res.Commun.205. 1808-1814 (1994)
• [文献書誌] Shohei Maekawa: "Purification of a low molecular weight microtubule binding protein from sea urchin eggs." Biochim.Biophys.Acta. 1207. 194-200 (1994)
• [文献書誌] Hikoichi Sakai: "Microtubules in mitosis." Cell Structure and Function. 19. 57-62 (1994)
• [文献書誌] Osamu Numata: "The mutant gene product of a Tetrahymena cell-division-arrest mutant cda A is localized in the accessory structure of specialized basal body" Zoological Science. (印刷中). (1995)
• [文献書誌] Kentaro Nakano: "Isolation and sequencing of two cDNA clones encoding Rho Proteins from the fission yeast,Schizosaccharomyces pombe." Gene. (印刷中). (1995)
• [文献書誌] Yoshio Watanabe: "Guidebook to the calcium-birding proteins.(執筆分担)" Oxford University Press(印刷中), (1995)
• [文献書誌] 馬渕一誠: "分子細胞生物学辞典(執筆分担)" 東京化学同人(印刷中), (1995)