細胞膜裏打ち蛋白質群の構造的多様性による情報伝達制御機構の統合生物学的解析

• 研究課題/領域番号: 15570123
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機能生物化学
• 研究機関: 東京女子医科大学
• 研究代表者: 布村 渉 東京女子医科大学, 医学部, 助手 (70256478)
• 研究分担者: 高桑 雄一 東京女子医科大学, 医学部, 教授 (40113740) ; 伊東 栄子 東京女子医科大学, 看護学部, 助教授 (50119939)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円); 2005年度: 600千円 (直接経費: 600千円); 2004年度: 600千円 (直接経費: 600千円); 2003年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
• キーワード: protein 4.1R^<135> / protein 4.1G / キメラ蛋白質 / calmodulin / 赤芽球 / HeLa細胞 / zebrafish / Coracle / HeLa cell / protein 4.1R / CD44 / FERM domain / ezrin / ankyrin / chimera protein / resonant mirror detection / FERMdomain

研究概要

1.protein 4.1R^<135>(4.1R^<135>)とprotein 4.1G (4.1G)の膜結合部位であるFERM domainのアミノ酸配列の相同性は高いが、N末端の209残基(HP)は低い。本研究では、HeLa細胞内局在およびキメラ蛋白質と膜蛋白質の結合解析及びCalmodulin (CaM)による制御解析から、HPが膜結合の特異性を規定していることを明らかにした。
2.培養赤芽球では、C末端部45kDaの4.1Gが一過性(培養7〜10日)に細胞質内に斑点状に分布していた。
3.ゼプラフィッシュ(ZF)赤血球及び心筋の4.1Rのisoformを同定した。FERM domainは、ZFのGlycophorin C (GPC)及びBand3と平衡解離定数〜10^<-7>M及び〜10^<-8>Mで結合した。CaMとはCa^<2+>非依存性結合したが、Ca^<2+>飽和CaM (Ca^<2+>/CaM)は、4.1RとGPC及びBand3との結合の平衡解離定数を変えなかった。ショウジョウバエの4.1R相同蛋白質CoracleのFERM domainでも、Ca^<2+>/CaMは膜結合性(ヒトGPC及びBand3)を変えなかった。
4.赤外分光法(FT-IR)、動的光散乱法(DLS)及び示差型熱量計(DSC)によるCaMの熱安定性の測定結果から、Ca^<2+>のない時はCaMのβ-シート構造が多量体形成に関与していること、Ca^<2+>/CaMは2量体形成により熱安定性を獲得することが明らかになった。4.1R由来のCaM結合ペプチド(pep11)は、Ca^<2+>/CaMとβ-シート様構造を形成することで3量体を形成し、CaMの熱安定性を維持することを明らかにした。
5.4.1RのPKCリン酸化による新規な反転膜小胞の作製法を確立し、結合解析に応用した。
6.4.1R FERM domainに対する単クロンーン抗体を作製し、それぞれのエピトープを同定した。

研究成果

• [雑誌論文] Regulation of protein 4.1R interactions with membrane proteins by Ca^<2+> and calmodulin (2006)
  • 著者名/発表者名: Nunomura W., Takakuwa Y.
  • 雑誌名: Frontiers in BioScience 11 ページ: 1522-1539
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Regulation of ankyrin interaction with CD44 by protein 4.1 in HeLa cells (2006)
  • 著者名/発表者名: Hattori, M., Nunomura, W., Ito, E., Ohra, H., Takakuwa, Y.
  • 雑誌名: Membrane 31 ページ: 107-114
  • NAID: 10017313513
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Regulation of ankyrin interaction with CD44 by protein 4.1 in HeLa cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Hattori, M., Nunomura, W., Ito, E., Ohta, H., Takakuwa, Y.
  • 雑誌名: Membrane 31(2) ページ: 107-114
  • NAID: 10017313513
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Regulation of protein 4.1R interactions with membrane proteins by Ca^<2+> and calmodulin (2006)
  • 著者名/発表者名: Nunomura, W., Takakuwa, Y.
  • 雑誌名: Frontiers in BioScience 11 ページ: 1522-1539
• [雑誌論文] Putative tumor suppressor protein 4.1B is differentially expressed in kidney and brain via alternative promoters and 5' alternative splicing. (2004)
  • 著者名/発表者名: Gascard, P., Parra, M.K., Zhao, Z., Calinisan, V.R., Nunomura, W., Rivkees, S.A., Mohandas, N., Conboy, J.G.
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta 1680 ページ: 71-82
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Putative tumor suppressor protein 4.1B is differentially expressed in kidney and brain via alternative promoters and 5' alternative splicing. (2004)
  • 著者名/発表者名: Gascard, P., Parra, M.K., Zhao, Z., Calinisan, V.R., Nunomura, W., Rivkees, S.A., Mohandas, N., Conboy, J G.
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta 1680 ページ: 71-82
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Putative tumor suppressor protein 4.1B is differentially expressed in kidney and brain via alternative promoters and 5' alternative splicing. (2004)
  • 著者名/発表者名: Gascard, P., Parra, M.K., Zhao, Z., Calinisan, V.R., Nunomura, W., et al.
  • 雑誌名: Biochim.Biophys.Acta 1680 ページ: 71-82
• [雑誌論文] Mature parasite-infected erythrocyte surface antigen (MESA) of Plasmodium falciparum binds to the 30-kDa domain of protein 4.1 in malaria-infected red blood cells. (2003)
  • 著者名/発表者名: Waller, K.L., Nunomura, W., An, X.L., Mohandas, N., Coppel, R.L.
  • 雑誌名: Blood 102 ページ: 1911-1914
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Protein 4.1 as a modulator of membrane skeletal organization and function of erythrocyte. (2003)
  • 著者名/発表者名: Nunomura, W., Takakuwa Y.
  • 雑誌名: Recent Research Developments in Cell Research 1 ページ: 67-76
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Waller, K.L., Nunomura, W., An, X.L., Mohandas, N., Coppel, R.L.: "Mature parasite-infected erythrocyte surface antigen (MESA) of Plasmodium alciparum binds to the 30-kDa domain of protein 4.1 in malaria-infected red blood"Blood. 102. 1911-1914 (2003)
• [文献書誌] Nunomura, W., Takakuwa Y.: "Protein 4.1 as a modulator of membrane skeletal organization and function of erythrocyte"Recent Research Developments in Cell Research. 1. 67-76 (2003)