低分子量G蛋白質Rhoの情報伝達と生理的意義の研究

• 研究課題/領域番号: 13002007
• 研究種目: 特別推進研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 成宮 周 京都大学, 医学研究科, 教授 (70144350)
• 研究期間 (年度): 2001 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 652,600千円 (直接経費: 502,000千円、間接経費: 150,600千円); 2005年度: 119,600千円 (直接経費: 92,000千円、間接経費: 27,600千円); 2004年度: 119,600千円 (直接経費: 92,000千円、間接経費: 27,600千円); 2003年度: 127,400千円 (直接経費: 98,000千円、間接経費: 29,400千円); 2002年度: 127,400千円 (直接経費: 98,000千円、間接経費: 29,400千円); 2001年度: 158,600千円 (直接経費: 122,000千円、間接経費: 36,600千円)
• キーワード: Rho / アクチン / 微小管 / 細胞運動 / 細胞周期 / Cdc42 / mDia / ROCK / ミオシン / 細胞分裂 / KOマウス / ROCK(Rho kinase) / 神経突起形成 / ROCK-II欠損マウス / 染色体分離 / Rac / 神経突起 / 細胞接着 / アクチン細胞骨格 / citron-kinase / 細胞移動 / 細胞質分裂

研究概要

1.Rhoエフェクターの一つ、mDia1、について研究を行い、これがin vitroでアクチン重合活性を示し、細胞内で真直ぐで長いアクチン線維を産生すること、また、RhoからmDia1を介する経路がSrc依存性のCasのリン酸化を亢進し、DOCK180との複合体形成を経てRacを活性化すること、このRho-mDial-Src-Rac経路は、Rho-ROCK経路による細胞収縮に拮抗し、2つの経路のバランスで、細胞形態が決定されること、さらに、Rho-mDia1経路は、神経突起形成に促進的に働き、ROCKの神経突起退縮作用と拮抗すること、さらに、mDia1は細胞移動の際の前後方向の極性と接着斑の回転に働くこと、を見いだした。
2.細胞分裂でのRhoGTPasesの調節と機能を研究し、これまで知られていたtelophaseでのRhoの活性化に加え、Cdc42がmetaphaseで活性化されること、両者の時期特異的な活性化は、同一のGEF, Ect2と同一のGAP、MgcRacGAP、によって制御されていることを明らかにした。ついで、metaphaseにおけるCdc42の役割を解析し、これが、キネトコアに存在するmDiaのアイソフォームの一つ、mDia3に働き、紡錘体微小管のキネトコアへの結合を安定化し、染色体の配列と分離を調節していること、を明らかにした。
3.RhoエフェクターであるROCKの2つのアイソフォーム、ROCK-1とROCK-II、の遺伝子の各々を欠損させたマウスを作成し、表現型を解析した。これにより、ROCS-IIが胎盤循環の恒常性維持に重要な働きをなすこと、ROCK-1とROCK-IIが、眼瞼や臍部で、細胞間にまたがったアクトミオシン構造を形成し、その張力によって組織の閉鎖に働いていること、を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Rho GTPases in animal cell mitosis. (2006)
  • 著者名/発表者名: Narumiya S, Yasuda, S
  • 雑誌名: Curr.Opin.Cell Biol. 18・2 ページ: 199-205
• [雑誌論文] Ect2 and MgcRacGAP regulate the activation and function of Cdc42 in mitosis. (2005)
  • 著者名/発表者名: Oceguera-Yanez, F. et al.
  • 雑誌名: J. Cell Biol. 168 ページ: 221-232
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] ROCK-I regulates closure of the eyelids and ventral body wall by inducing assembly of actomyosin bundles. (2005)
  • 著者名/発表者名: Shimizu, Y. et al.
  • 雑誌名: J. Cell Biol. 168 ページ: 941-953
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Ect2 and MgcRacGAP regulate the activation and function of Cdc42 in mitosis. (2005)
  • 著者名/発表者名: Oceguera-Yanez, F., Kimura, K., Yasuda, S., Higashida, C., Kitamura, T., Hiraoka, Y., Haraguchi, T., Narumiya, S.
  • 雑誌名: J. Cell Biol. 168 ページ: 221-232
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] ROCK-I regulates closure of the eyelids and ventral body wall by inducing assembly of actomyosin bundles. (2005)
  • 著者名/発表者名: Shimizu, Y., Thumkeo, D., Keel, J., Ishizaki, T., Oshima, H., Oshima, M., Noda, Y., Matsumura, F., Taketo, M.M., Narumiya, S.
  • 雑誌名: J. Cell Biol. 168 ページ: 941-953
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] ROCK-I and ROCK-II cooperatively regulate closure of eyelid and ventral body wall in mouse embryo. (2005)
  • 著者名/発表者名: Thumkeo, D. et al.
  • 雑誌名: Genes Cells, 10・8 ページ: 825-834
• [雑誌論文] Local change in phospholipid composition at the cleavage furrow is essential for completion of cytokinesis. (2005)
  • 著者名/発表者名: Emoto, K. et al.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 280・45 ページ: 37901-37907
• [雑誌論文] Possible role of Rho/Rhotekin signaling in mammalian septin organization. (2005)
  • 著者名/発表者名: Ito, H.et al.
  • 雑誌名: Oncogene 24 ページ: 7064-7072
• [雑誌論文] Suppression of allergic inflammation by prostaglandin E receptor subtype EP3. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kunikata T, et al.
  • 雑誌名: Nature Immunology 6・5 ページ: 524-531
• [雑誌論文] Thromboxane A_2 and prostaglandin F_<2a> mediate inflammatory tachycardia. (2005)
  • 著者名/発表者名: Takayama, K. et al.
  • 雑誌名: Nature Medicine 11・5 ページ: 562-566
• [雑誌論文] Ect2 and MgcRacGAP regulate the activation and function of Cdc42 in mitosis. (2005)
  • 著者名/発表者名: Oceguera-Yanez, F., et al.
  • 雑誌名: J.Cell Biol. 168 ページ: 221-232
• [雑誌論文] ROCK-I regulates closure of the eyelids and ventral body wall by inducing assembly of actomyosin bundles. (2005)
  • 著者名/発表者名: Shimizu, Y., et al.
  • 雑誌名: J.Cell Biol 168 ページ: 941-953
• [雑誌論文] Actin polymerization-driven molecular movement of mDia1 in living cells. (2004)
  • 著者名/発表者名: Higashida, C. et al.
  • 雑誌名: Science 303 ページ: 2007-2010
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Cdc42 and mDia3 regulate microtubule attachment to kinetochores. (2004)
  • 著者名/発表者名: Yasuda, S. et al.
  • 雑誌名: Nature 428 ページ: 767-771
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Actin polymerization-driven molecular movement of mDial in living cells. (2004)
  • 著者名/発表者名: Higashida, C., Miyoshi, T., Fujita, A., Oceguera-Yanez, F., Monypenny, J., Ando, Y., Narumiya, S., Watanabe, N.
  • 雑誌名: Science 303 ページ: 2007-2010
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Cdc42 and mDia3 regulate microtubule attachment to kinetochores. (2004)
  • 著者名/発表者名: Yasuda, S., Oceguera-Yanez, F., Kato, T., Okamoto, M., Yonemura, S., Terada, Y., Ishizaki, T., Narumiya, S.
  • 雑誌名: Nature 428 ページ: 767-771
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Actin polymerization-driven molecular movement of mDia1 in-living cells. (2004)
  • 著者名/発表者名: Higashida, C., et al.
  • 雑誌名: Science 303 ページ: 2007-2010
• [雑誌論文] Cdc42 and mDia3 regulate microtubule attachment to kinetochores. (2004)
  • 著者名/発表者名: Yasuda, S., et al.
  • 雑誌名: Nature 428 ページ: 767-771
• [雑誌論文] A New Look at Rho GTPases in Cell Cycle : Role in Kinetochore-Microtubule Attachment. (2004)
  • 著者名/発表者名: Narumiya, S., et al.
  • 雑誌名: Cell Cycle 3 ページ: 855-857
• [雑誌論文] Gα(q/11) signaling induces apoptosis through two pathways involving reduction of Akt phosphorylation and activation of RhoA in HeLa cells. (2004)
  • 著者名/発表者名: Ueda, H., et al.
  • 雑誌名: Exp Cell Res. 298 ページ: 207-217
• [雑誌論文] Control of axon elongation via an SDF-1α/Rho/mDia pathway in cultured cerebellar granule neurons. (2003)
  • 著者名/発表者名: Arakawa, Y. et al.
  • 雑誌名: J. Cell Biol. 161 ページ: 381-391
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Control of axon elongation via an SDF-1a/Rho/mDia pathway in cultured cerebellar granule neurons. (2003)
  • 著者名/発表者名: Arakawa, Y., Bito, H., Furuyashiki, T., Tsuji, T., Takemoto-Kimura, S., Kimura, K., Nozaki, K., Hashimoto, N., Narumiya, S.
  • 雑誌名: J. Cell Biol. 161 ページ: 381-391
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] ROCK and mDia1 antagonize in Rho-dependent Rac activation in Swiss 3T3 fibroblasts. (2002)
  • 著者名/発表者名: Tsuji, T. et al.
  • 雑誌名: J. Cell Biol. 157 ページ: 819-830
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] ROCK and mDial antagonize in Rho-dependent Rac activation in Swiss 3T3 fibroblasts. (2002)
  • 著者名/発表者名: Tsuji, T., Ishizaki, T., Okamoto, M., Higashida, C., Kimura, K., Furuyashiki, T., Arakawa, Y., Birge, R.B., Nakamoto, T., Hirai, H., Narumiya, S.
  • 雑誌名: J. Cell Biol. 157 ページ: 819-830
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Arakawa, Y., et al.: "Control of axon elongation via an SDF-1α/Rho/mDia pathway in cultured cerebellar granule neurons."Journal of Cell Biology. 161. 381-391 (2003)
• [文献書誌] Dean, T., et al.: "Targeted disrupton of the mouse Rho-associated kinase 2 (mROCK-II) gene results in intrauterine growth retardation and fetal death."Molecular and Cellular Biology. 23. 5043-5055 (2003)
• [文献書誌] Yamashiro, S., et al.: "Citron Kinase, a Rho-dependent Kinase, Induces Di-phosphorylation of Regulatory Light Chain of Myosin II."Mol.Biol.Cell. 14. 1745-1756 (2003)
• [文献書誌] Shimada, A., et al.: "The Core FH2 Domain of Diaphanous related Formins is an elongated barbed-end binding Protein that inhibits Polymerization."Molecular Cell. 13. 511-522 (2004)
• [文献書誌] Higashida, C., et al.: "Actin polymerization-driven molecular movement of mDia1 in living cells."Science. In press. (2004)
• [文献書誌] Yasuda, S., et al.: "Cdc42 and mDia3 regulate microtubule attachment to kinetochores."Nature. In press. (2004)
• [文献書誌] Tsuji, T. et al.: "ROCK and mDial antagonize in Rho-dependent Rac activation in Swiss 3T3 fibroblasts"Journal of Cell Biology. 157. 819-830 (2002)
• [文献書誌] Chevrier, V.et al.: "The Rho-associated protein kinase p160ROCK is required for centrosome positioning"Journal of Cell Biology. 157. 807-817 (2003)
• [文献書誌] Furuyashiki, T. et al.: "Multiple spatiotemporal modes of actin reorganization by NMDA receptors and voltagegated Ca^<2+> channels"Proceedings of National Academy of Sciecne U.S.A.. 99. 14458-14463 (2002)
• [文献書誌] Arakawa, Y. et al.: "Control of axon elongation via an SDF-1α/Rho/mDia pathway in cultured cerebellar granule neurons"Journal of Cell Biology. (in press). (2003)
• [文献書誌] Kabashima, K., et al.: "Prostaglandin E_2-EP4 signaling facilitates initiation of skin immune response by regulating Langerhans cell migration and maturation"Nature Medicine. (in press).
• [文献書誌] Minoshima, Y. et al.: "Phosphorylation of MgcRacGAP by aurora B kinase leads to induction of latent GAP activity towards RhoA during mitosis ; identification of a RhoGAP indispensable for the completion of cytokinesis"Development Cell. (in press). (2003)
• [文献書誌] Ishizaki, T. et al.: "Coordination of microtubules and actin cytoskeleton by a Rho effector, mDia1"Nature Cell Biology. 3. 8-14 (2001)
• [文献書誌] Kato, T. et al.: "Localization of a mammalian homolog of Diaphanous, mDia1, to the mitotic spindle in HeLa cells"Journal of Cell Science. 114. 775-784 (2001)
• [文献書誌] Carr, D, W. et al.: "Identification of sperm-specific proteins that interact with A-kinase anchoring proteins(AKAPs) in a manner similar to the type II regulatory subunit of PKA"Journal of Biological Chemistry. 276. 17332-17338 (2001)
• [文献書誌] Eda, M.et al.: "Rho-dependent transfer of Citron-kinase to the cleavage furrow of dividing cells"Journal of Cell Science. 114. 3273-3284 (2001)
• [文献書誌] Riveline, D. et al.: "Focal contacts as mechanosensors : Externally applied local mechanical force induces growth of focal contacts by an mDia1-dependent and ROCK-independent mechanism"Journal of Cell Biology. 153. 1175-1186 (2001)
• [文献書誌] Ueda, H. et al.: "Gα11 induces caspase-mediated proteolytic activation of Rho-associated kinase, ROCK-I, in HeLa cells"Journal of Biological Chemistry. 276. 42527-42553 (2001)