ゴルジ体を中心とするメンブレントラフィックの制御機構

• 研究課題/領域番号: 15079204
• 研究種目: 特定領域研究
• 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: 中山 和久 京都大学, 薬学研究科, 教授 (40192679)
• 研究分担者: 申 恵媛 (申 惠媛) 京都大学, 薬学研究科, 助教 (10345598)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2007
• 研究課題ステータス: 完了 (2007年度)
• 配分額: 105,200千円 (直接経費: 105,200千円); 2007年度: 18,400千円 (直接経費: 18,400千円); 2006年度: 19,600千円 (直接経費: 19,600千円); 2005年度: 19,600千円 (直接経費: 19,600千円); 2004年度: 23,800千円 (直接経費: 23,800千円); 2003年度: 23,800千円 (直接経費: 23,800千円)
• キーワード: ARF / Rab / メンブレントラフィック / 小胞輸送 / 細胞・組織 / 生体分子 / 蛋白質 / 薬学 / BIG2 / TGN / エンドソーム / GGA / Tom1 / GATドメイン / ユビキチン / X線結晶構造解析

研究概要

トランスゴルジ網(TGN)で機能する低分子量GTPaseのARL1とARFRP1、およびこれまでは主としてTGNに局在し、ARFのエフェクターであると考えられてきたArfaptin-1(POR2)とArfaptin-2(POR1)に関して以下のことを明らかにした。
1.これまで、ARL1はARFRP1の下流で機能し、TGNからの順行輸送とTGNへの逆行輸送の両方を調節すると考えられてきたが、RNA干渉法を用いた実験などによって、両者別個に機能し、ARFRP1はTGNからの順行輸送を、ARL1はエンドソームからTGNへの逆行輸送を調節することを明らかにしたこと。
2.Arfaptin-1とArfaptin-2のTGNへの局在が、ARFではなく、ARL1によって決定されることをRNA干渉法などによって明らかにしたこと。ただし、ARL1が関与することがこれまでに判明している輸送経路には関係しないこと。
3.タイムラプスイメージングで観察すると、Arfaptin-1とArfaptin-2はTGNから出て行くチューブル状の構造にダイナミックに存在すること。
一方、ゴルジ体やTGNで機能すると考えられていたARF3に関して、RNA干渉法を用いて以下のことを明らかにした。
4.ARF3は構造的に極めて類似するARF1とは異なり、主として初期エンドソームと後期エンドソームで機能し、リソソームでの分解経路を調節すること。

研究成果

• [雑誌論文] Differential effects of depletion of ARL1 and ARFRP1 on membrane trafficking between the trans-Golgi network and endosomes (2009)
  • 著者名/発表者名: Nishimoto-Morita, K., et al.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 284 ページ: 10583-10592
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three homologous ArfGAPs participate in COPI-mediated transport (2009)
  • 著者名/発表者名: Saitoh, A., et al.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 284(in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recruitment of Tom1 L1/Srcasm to endosomes and the midbody by Tsg101 (2008)
  • 著者名/発表者名: Yanagida-Ishizaki, Y., et al.
  • 雑誌名: Cell Struct.Funct. 33 ページ: 91-100
  • 査読あり
• [雑誌論文] Redundant roles of BIG2 and BIG1, guanine-nucleotide exchange factors for ARFs, in membrane traffic between the TGN and endosomes (2008)
  • 著者名/発表者名: Ishizaki, R., et al.
  • 雑誌名: Mol.Biol.Cell 19 ページ: 2650-2660
  • 査読あり
• [雑誌論文] f histidine decarboxylase through post-translational cleavageby caspase-9 in a mouse mastocytoma P-815. (2007)
  • 著者名/発表者名: Furuta, K., Nakayama, K., Sugimoto, Y., Ichikawa, A. & Tanaka, S.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 282 ページ: 13438-13446
• [雑誌論文] Membrane orientation of the precursor 74-kDa form of L-histidine decarboxylase. (2006)
  • 著者名/発表者名: Furuta, K., Ichikawa, A., Nakayama, K. & Tanaka, S.
  • 雑誌名: Inflamm. Res. 55 ページ: 185-191
• [雑誌論文] Recruitment of clathrin onto endosomes by the Tom1-Tollip complex. (2006)
  • 著者名/発表者名: Katoh, Y., Imakagura, H., Futatsumori, M. & Nakayama, K.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 341 ページ: 143-149
• [雑誌論文] AMY-1(associate or Myc-1)localization to the trans-Golgi network through interacting with BIG2, a guanine-nucleotide exchange factor for ADP-ribosylation factors (2006)
  • 著者名/発表者名: Ishizaki, R., Shin, H.-W., Iguchi-Ariga, S. M. M., Ariga, H. & Nakayama, K
  • 雑誌名: Genes Cells 11 ページ: 949-959
• [雑誌論文] Monoubiquitylation of GGA3 by hVPS18 regulates its ubiquitin-binding ability. (2006)
  • 著者名/発表者名: Yogosawa, S., Kawasaki, M., Wakatsuki, S., Kominami, E., Shiba, Y, Nakayama K, Kohsaka S, Akazawa C.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 350 ページ: 82-90
• [雑誌論文] Structural basis for Rabll-dependent membrane recruitment of FIP3/Arfophilin-1. (2006)
  • 著者名/発表者名: Shiba, I., Koga, H., Shin, H.-W., Kawasaki, M., Kato, R., Nakayama, K. & Wakatsuki S.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 103 ページ: 15416-15421
• [雑誌論文] Recruitment of clathrin onto endosomes by the Tom1-Tollip complex. (2006)
  • 著者名/発表者名: Katoh, Y., Imakagura, H.Futatsumori, M., Nakayama, K.
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. 341 ページ: 143-149
• [雑誌論文] Structural basis for recognition of ubiquitinated cargo by Tom1-GAT domain (2005)
  • 著者名/発表者名: Akutsu, M., Kawasaki, M., Katoh, Y., Shiba, T., Yamaguchi, Y., Kato, R., Kato, K., Nakayama, K., Wakatsuki, S.
  • 雑誌名: FEBS Lett. 579 ページ: 5385-5391
• [雑誌論文] Roles of ARFRP1 (ADP-ribosylation factor-related protein 1) in post-Golgi membrane trafficking. (2005)
  • 著者名/発表者名: Shin, H.-W., Kobayashi, H., Kitamura, M., Waguri, S., Suganuma, T., Uchiyama, Y., Nakayama, K.
  • 雑誌名: J.Cell Sci. 118 ページ: 4039-4048
• [雑誌論文] Molecular mechanism of ubiquitin recognition by GGA3 GAT domain. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kawasaki, M., Shiba, T., Shiba, Y., Yamaguchi, Y., Matsugaki, N., Igarashi, N., Suzuki, M., Kato, R., Kato, K., Nakayama, K., Wakatsuki, S.
  • 雑誌名: Genes Cells 10 ページ: 639-654
• [雑誌論文] Structure determination of GGA-GAE and gl-ear in complex with peptides : crystallization of low-affinity complexes in membrane traffic. (2005)
  • 著者名/発表者名: Yamada, Y., Inoue, M., Shiba, T., Kawasaki, M., Kato, R., Nakayama, K., Wakatsuki, S.
  • 雑誌名: Acta.Cryst.D. 61 ページ: 731-736
• [雑誌論文] Cellular and subcellular localization of EFA6C, a third member of the EFA6 family, in adult mouse Purkinje cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Matsuya, S., Sakagami, H., Tohgo, A., Owada, Y., Shin, H.-W., Takeshima, H., Nakayama, K., Kokubun, S., Kondo, H.
  • 雑誌名: J.Neurochem. 93 ページ: 674-685
• [雑誌論文] Convergence of cell cycle regulation and growth factor signals on GRASP65. (2005)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura, S., Yoshioka, K., Barr, F.A., Lowe, M., Nakayama, K., Ohkuma, S., Nakamura, N.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 280 ページ: 23048-23056
• [雑誌論文] メンブレントラフィックを調節する新規のクラスリンアダプターの構造と機能 (2005)
  • 著者名/発表者名: 中山和久, 若槻壮市
  • 雑誌名: 生化学 78 ページ: 1367-1381
• [雑誌論文] Membrane recruitment of effector proteins by Arf and Rab GTPases. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kawasaki, M., Nakayama, K., Wakatsuki, S.
  • 雑誌名: Curr.Opin.Struct.Biol. 15 ページ: 681-689
• [雑誌論文] Tollip and Tom1 form a complex and recruit ubiquitin-conjugated proteins onto early endosomes. (2004)
  • 著者名/発表者名: Katoh, Y., et al.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 279 ページ: 24435-24443
• [雑誌論文] Stabilin-1 localises to endosomes and the trans-Golgi network in human macrophages and interacts with GGA adaptors. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kzhyshkowska, J., et al.
  • 雑誌名: J. Leukocyte Biol. 76 ページ: 1151-1161
• [雑誌論文] BIG2,a guanine nucleotide exchange factor for ADP- ribosylation factors : its localization to recycling endosomes and implication in the endosome integrity. (2004)
  • 著者名/発表者名: Shin, H.-W., et al.
  • 雑誌名: Mol.Biol. Cell 15 ページ: 5283-5294
• [雑誌論文] Guanine nucleotide exchange factors for Arf GTPases : their diverse functions in membrane traffic. (2004)
  • 著者名/発表者名: Shin, H.-W., Nakayama, K.
  • 雑誌名: J.Biochem. 136 ページ: 761-767
  • NAID: 10016204135
• [学会発表] Arfのグアニンヌクレオチド交換因子BIG1とBIG2のトランスゴルジ網への局在機構の解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 高島皓平ら
  • 学会等名: 第31回日本分子生物学会年会・第81回日本生化学会大会合同大会シンポジウム
  • 発表場所: 神戸ポートピアホテル
  • 年月日: 2008-12-10
• [文献書誌] Shiba, Y., et al.: "GAT(GGA and Tom1) domain responsible for ubiquitin binding and ubiquitination"J.Biol.Chem.. 279. 7105-7111 (2004)
• [文献書誌] Shakoori, A., et al.: "Identification of a five-pass transmembrane protein family localizing in the Golgi apparatus and the ER"Biochem.Biophys.Res.Commun.. 312. 850-857 (2003)
• [文献書誌] Matsukawa, J., et al.: "Role of ADP-ribosylation factor 6 (ARF6) in gastric acid secretion"J.Biol.Chem.. 278. 36470-36475 (2003)
• [文献書誌] Wakasugi, M., et al.: "Predominant expression of the short form of GGA3 in human cell lines and tissues"Biochem.Biophys.Res.Commun.. 306. 687-692 (2003)
• [文献書誌] Shiba, T., et al.: "Molecular mechanism of membrane recruitment of GGA by ARF in lysosomal protein transport"Nat.Struct.Biol.. 10. 368-393 (2003)