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蛋白質の核膜通過の分子メカニズム:ATPの作用と分子間相互作用の解析

研究課題

研究課題/領域番号 11480209
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 細胞生物学
研究機関国立遺伝学研究所 (2000-2001)
大阪大学 (1999)

研究代表者

今本 尚子  国立遺伝学研究所, 構造遺伝学研究センター, 助教授 (20202145)

研究分担者 米田 悦啓  大阪大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (80191667)
研究期間 (年度) 1999 – 2000
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
15,300千円 (直接経費: 15,300千円)
2000年度: 6,700千円 (直接経費: 6,700千円)
1999年度: 8,600千円 (直接経費: 8,600千円)
キーワード核蛋白質輸送 / 核膜孔複合体 / importinβ / β-カテニン / 低分子量GTPase Ran / ATP / 結晶構造 / importin β / 核タンパク質輸送 / βーカテニン / (低分子量GTPase)Ran
研究概要

蛋白質が核膜孔を通過する分子機構に関しては解析が進んでおらず、不明な点が多い。本研究では、核膜孔通過能をもつ輸送担体importinβやβcateninに着目し、通過に必要な分子構造の同定と、それと相互作用する核膜孔複合体構成因子を調べることで、核膜孔を通過するときに必要な分子間相互作用を明らかにすることを目的として研究を進めた。また、輸送反応において、ATPがどのステップで使われているのかを調べ、以下の結果を得た。1)importinβ単体の結晶構造を解き、その結晶構造に基づいて核膜孔通過を担う領域に変異を入れた複数の変異蛋白質を作製した。その中の一つに、核内移行活性をもつが、核外移行活性の低下しているものが得られた。今後、この変異蛋白質を用いて、それが相互作用する核膜孔複合体構成因子を調べていく予定である。2)Importinβとβ-cateninの結晶構造から、立体構造上の類似性を比較すると、核膜孔通過に必要十分なimportinβの領域がβ-cateninの9番目から12番目アルマジロリピートと非常によく似ていることがわかった。β-cateninの様々な欠失変異蛋白質を調整し、invitroとin vivo輸送解析系で調べたところ、10番目から12番目のアルマジロリピートを欠失した変異蛋白質が特異的に核へ移行できないことがわかった。しかし、この3連アルマジロリピートのみでは核へ移行できず、アルマジロの外のC末端領域も必要である可能性が示唆されてきた。β-catenin全長と、10番目から12番目のアルマジロリピートとC末端領域を含むβ-cateninの欠失変異蛋白質は、importihβ同様に、核膜孔構成因子のp62とNUP153と結合することが確認できた。これら因子のどのモチーフと結合するかを、今後検証する。3)当初、Ranを必要とする輸送経路がATPを必要とし、Ranを必要としない輸送経路がATPを必要とすると考えていたが、iMportinβとβ-cateninのin vitro核外輸送解析系を確立して調べた結果、どちらの因子も、その核外移行にはRanを必要としないものの、ATPの要求性がみられた。現在、importinβに関して、in vitroの核外輸送解析系を確立し、その核外移行にはATP-アガロースに吸着される可溶性因子が必夢であることをつきとめている。今後、その因子を同定し、同定した因子がimportinβの核から細胞質への核膜孔通過反応に、どのように関与しているかを解析していく予定である。本研究で得られた知見は、未だ解析の方向性が定まらない核膜孔通過反応を理解する上で、具体的な解析手段を提供するものであり、今後の解析に向けて大きな貢献があると考えている。

報告書

(3件)
  • 2001 研究成果報告書概要
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書
  • 研究成果

    (48件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (48件)

  • [文献書誌] Chang-Jie Jiang: "Molecular Cloning of a Novel Importin α Homologue from Rice, by which constitutive photomorphogenic 1 (COP1z) nuclear localization signal (NLS)-orotein is preferentially nuclear imported"J. Biol. Chem.. 276. 9322-9329 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Soo Jae Lee: "The adoption of a twisted structure of importin-β is essential for the protein-protein interaction required for nuclear transport"J. Mol. Biol.. 302. 251-264 (2000)

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  • [文献書誌] Naoko Imamoto: "Diversity in nucleocytoplasmic transport pathways"Cell Structure and Function. 25. 207-216 (2000)

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  • [文献書誌] Taro Tachibana: "Recycling of importin α from the nucleus is suppressed by loss of RCC1 function in liying mammalian cells"Cell Structure and Function. 25. 115-123 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masami Mathubae: "Characterization of the nuclear transport of a novel leucine-rich aoidic nuclear protein-like protein"FEBS Lett.. 468. 171-175 (2000)

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  • [文献書誌] Tokuko Haraguchi: "Live fluorescence imaging reveals early recruitment of emerin, LBR, RanBP2, and Nup153 to reforming functianal nuclear envelopes"J. Cell Sci.. 113. 779-794 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shingo Kose: "Distinct energy requirement for nuclear import and export of importin β in living cells"FEBS Lett.. 463. 327-330 (1999)

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  • [文献書誌] Takayuki Ohshima: "CRM1 mediates nuclear export of nonstructural protein 2 from parvovirus minute virus of mice"Biochem. Biophys. Res. Commun.. 264. 144-150 (1999)

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  • [文献書誌] Shingo Kose: "β-Subunit of nuclear pore-targeting complex (Importin-β) can be exported from the nucleus in a Ran-independent manner"J. Biol. Chem.. 274. 3946-3952 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sethuko Sahara: "Acinus is a caspase-3-activated protein required for apoptotic cbromatin condensation"Nature. 401. 168-173 (1999)

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  • [文献書誌] Emi Nagoshi: "Nuclear Import of Sterol Regulatory Element-binding Protein-2, a Basic Helix-Loop-Helix-Leucine Zipper (bHLH-Zip)-containing Transcription Factor, Occurs through the Direct Interaction of Importin with HLH-Zip"Mol. Biol. Cell. 10. 2221-2233 (1999)

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  • [文献書誌] Fumihiko Yokoya: "β-Catenin Can Be Transported into the Nucleus in a Ran-unassisted Manner"Mol. Biol. Cell. 10. 1119-1131 (1999)

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  • [文献書誌] Miki Hieda: "A monoclonal antibody to the COOH-terminal acidic portion of Ran inhibits both the recycling of Ran and nuclear protein import in living cells"J. Cell Biol.. 144. 645-655 (1999)

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  • [文献書誌] 今本尚子: "蛋白質 核酸 酵素"核と細胞質の機能分子輸送 145巻. 2369-2377 (2000)

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  • [文献書誌] 今本尚子: "バイオサイエンスの新世紀"核-細胞質間分子輸送-細胞の司令塔をさらに管理するのは? 2巻. 122-136 (2000)

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  • [文献書誌] 小瀬真吾: "実験医学"細胞質から核へのタンパク質輸送の分子メカニズム 17巻. 2354-2360 (1999)

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  • [文献書誌] Chang-Jie Jiang, Kazuhiro Shoji, Rikyu Matsuki, Akihiki Baba, Noritoshi Inagaki, Hiroshi Ban, Toshisuke Iwasaki, Naoko Imamoto, Yoshihiro Yoneda, Xing-Wang Deng, and Naoki Yamamoto.: "Molecular Cloning of a Novel Importin a Homologue from Rice, by which constitutive photomorphogenic 1 (COP1) nuclear localization signal (NLS)-protein is preferentially nuclear imported.."J. Biol. Chem. 276. 9322-9329 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Soo Jae Lee, Naoko Imamoto, Hiroaki Sakai, Atsushi Nakagawa, Shingo Kose, Makiko Koike, Masaki Yamamoto, Takashi Kumasaka, Yoshihiro Yoneda and Tomitake Tsukihara: "The adoption of a twisted structure of importin-p is essential for the protein-protein interaction required for nuclear transport."J. Mol. Biol. 302. 251-264 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Naoko Imamoto: "Diversity in nucleocytoplasmic transport pathways"Cell Structure and Function. 25. 207-216 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Taro Tachibana, Miki Hieda, Yoichi Miyamoto, Shingo Kose, Naoko Imamoto, and Yoshihiro Yoneda: "Recycling of importin oc from the nucleus is suppressed by loss ofRCC1 function in living mammalian cells"Cell Structure and Functions. 25. 115-123 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masami Matsubae, Toshinao Kurihara, Taro Tachibana, Naoko Imamoto and Yoshihiro Yoneda: "Characterization of the nuclear transport of a novel leucinerich acidic nuclear protein-like protein."FEES Lett. 468. 171-175 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tokuko Haraguchi, Takao Koujin, Tomohiro Hayakawa, Toru Kaneda, Chihiro Tsutumi, Naoko Imamoto, Chihiro Akazawa, Jun Sukegawa, Yoshihiro Yoneda, and Yasushi Hiraoka: "Live fluorescence imaging reveals early recruitment of emerin, LBR, RanBP2, and Nupl53 to reforming functional nuclear envelopes"J. Cell Sci. 113. 779-794 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shingo Kose, Naoko Imamoto, and Yoshihiro Yoneda: "Distinct energy requirement for nuclear import and export of importin P in living cells"FEES Lett. 463. 327-330 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takayuki Ohshima, Toshihiro Nakajima, Takayuki Oishi, Naoko Imamoto, Yoshihiro Yoneda, Akiyoshi Fukamizu, Ken-ichi Yagami: "CRMl mediates nuclear export of nonstructural protein 2 from parvovirus minute virus of mice."Biochem. Biophys. Res. Commun.. 264. 144-50 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shingo Kose, Naoko Imamoto, Taro Tachibana, Minoru Yoshida, and Yoshihiro Yoneda: "β-Subunit of nuclear pore-targeting complex (Importin-p) can be exported from the nucleus in a Ran-independent manner."J. Biol. Chem.. 274. 3946-3952 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Setsuko Sahara, Mamoru Aoto, Yutaka Eguchi, Naoko Imamoto, Yoshihiro Yoneda, Yoshihide Tsujimoto: "Acinus is a caspase-3-activated protein required of apopototic chromatin condensation"Naturey. 401. 168-173 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Emi Nagoshi, Naoko Imamoto, Ryuichiro Sato and Yoshihiro Yoneda.: ".Nuclear impot of sterol regulatory element-binding protein-2, a basic helix-loop-helixItnpert eucine zipper (bHLH-Zip)-containing transcription factor, occurs through the direct interaction of importin P with HLH-Zip."Mol. Biol. Cell,. 10. 2221-2233 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Fumihiko Yokoya, Naoko Imamoto, Taro Tachtbana and Yoshihiro Yoneda: "β-Catenin can be transported into the nucleus in a Ran-unassisted manner"Mol. Biol. Cell. 10. 1119-1131 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Miki Hieda, Taro Tachibana, Fumihiko Yokoya, Shingo Kose, Naoko Imamoto and Yoshihiro Yoneda.: "A monoclonal antibody to the COOH-terminal acidic Pcrtion of Ran inhibits both the recycling of Ran and nuclear protein import in iving cells'"J. Cell Biol. 144. 645-655 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Lee,S.J.: "The adoption of a twisted structure of importin βis essential for the protein-protein interacion required for nuclear transport."J.Mol.Biol.. 302. 251-264 (2000)

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      2000 実績報告書
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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Matsubae,M.: "Characterization of the nuclear transport of a novel leucine-rich acidic protein-like protein."FEBS Left.. 468. 171-175 (2000)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Haraguchi,T.: "Reformation of the functional nuclear envelope during telophase : Tenporal sequences determined by fluorescence imaging in living Hela Cells."J.Cell Sci.. 113. 779-794 (2000)

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  • [文献書誌] 今本尚子: "蛋白質・核酸酵素"共立出版. 9 (2000)

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  • [文献書誌] 今本尚子: "バイオサイエンスの新世紀第2巻「タンパク質の一生」"共立出版. 15 (2000)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Kose,S.: "β-Subunit of nuclear pore-targeting complex(importin-β) can be exported from the nucleus in a Ran-independent manner"J.Biol.Chem.. 274. 3946-3952 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Hieda,M.: "A monoclonal antibody to the C-terminal acidic portion of Ran inhibits both the recycling of Ran and nuclear protein import in living cells"J.Cell Biol.. 144. 645-655 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Yokoya,F.: "β-Catenin can be transported into the nucleus in a Ran-unassisted manner"Mol.Biol.Cell. 10. 1119-1131 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Nahoshi,E.: "Nuclear import of sterol regulatory element-binding protein-2, a basic helix-loop-helix-leucine zipper (BHLH-Zip)-containing transcription factor occurs through the direct interaction of importin βwith HTH-Zip"Mol.Biol.Cell. 10. 2221-2233 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Sahara,S.: "Acinus, a caspase-3-activated protein responsible for apoptotic chromatin condensation"Nature. 401. 168-173 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Ohsima,T.: "CRM1 mediates nuclear export of nonstructural protein 2 from parvovirus minute virus of mine"Biochem.Biophys.Res.Commun.. 264. 144-150 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Kose,S.: "Distinct energy requirement for nuclear import and export of importinβ in living cells"FEBS Lett.. 463. 327-330 (4999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Haragchi,T.: "Live fluorescence imaging reveals early recruitment of emerin,LBR,HP1β and RanBP2 to reforming functional nuclear envelope"J.Cell Sci.. 113. 779-794 (2000)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Matsubae,M.: "Characterization of the nuclear transport of a novel leucine-rich acidic nuclear protein-like protein"FEBS Lett. (in press).

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Tachibana,T.: "Recycling of importin α from the nucleus is suppressed by loss of RCC1 function in living mammalian cells"Cell Struct Funct.. (in press).

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  • [文献書誌] 小瀬 真吾: "実験医学"羊土社. 7 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 横屋 史彦: "秀潤社"細胞工学. 7 (1999)

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      1999 実績報告書

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公開日: 1999-04-01   更新日: 2016-04-21  

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