高次脳機能構築における脂質シグナル分子産生酵素の機能とシグナル伝達機構の解析

• 研究課題/領域番号: 16370091
• 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: 筑波大学 (2005); (財)東京都医学研究機構 (2004)
• 研究代表者: 金保 安則 筑波大学, 大学院・人間総合科学研究科, 教授 (00214437)
• 研究分担者: 前浜 朝彦 財団法人東京都医学研究機構, 東京都臨床医学総合研究所, 研究員 (40322755) ; 横関 健昭 筑波大学, 大学院・人間総合科学研究科, 講師 (80373405)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 15,500千円 (直接経費: 15,500千円); 2005年度: 7,400千円 (直接経費: 7,400千円); 2004年度: 8,100千円 (直接経費: 8,100千円)
• キーワード: 脂質性シグナル分子産生酵 / PIP5Kβ / スパイン / PIP5Kγ661 / AP-2複合体 / シナプス小胞 / エンドサイトーシス / シグナル伝達 / 脂質性シグナル分子産生酵素 / 脂質シグナル分子 / ホスホリパーゼD / PIP5K / 肥満細胞 / ヒスタミン放出反応 / ノックアウトマウス / 高次脳機能 / アナフィラキシー

研究概要

我々は、細胞膜微量構成リン脂質のホスファチジルイノシトール4-リン酸のイノシトール環5位をリン酸化して多彩な機能を有するホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸を産生するホスファチジルイノシトール4-リン酸5-キナーゼ(PIP5K)に関して、この脂質シグナル分子産生酵素の神経細胞における活性化機構と生理的役割についての解析を進めてきた。その結果、以下の知見が得られた。
1.PIP5Kβはスパイン形成を制御する
マウス海馬の内在性PIP5Kβは、スパインマーカー蛋白質であるPSD95と同一の画分に分画され、さらに、マウスの発生過程におけるPIP5Kβの発現パターンはPSD95と類似していた。これらの結果は、PIP5Kβがスパインにおいて機能している可能性を示唆している。さらに我々は、マウス海馬神経細胞に野生型PIP5Kβを過剰発現させると、スパイン数が顕著に減少し、活性欠失型PIP5Kβを過剰発現させるとスパイン数は増大することを見出した。これらの結果から、PIP5Kβはスパイン形成を負に制御していることが示唆された。
2.PIP5Kγ661はAP-2複合体と相互作用して、海馬神経細胞におけるシナプス小胞のエンドサイトーシスに重要な役割を果たす
我々は、三種のPIP5Kアイソザイム、α、β、γ、と二種類のPIP5Kγスプライシングバリアント、PIP5Kγ635とPIP5Kγ661、のうち、PIP5Kγ661がAP-2複合体と特異的に相互作用することを見出した。すなわち、PIP5Kγ661に特有のC末端26アミノ酸領域にAP-2複合体のβ2サブユニットのEarドメインが結合することが明らかとなった。さらに、このPIP5Kγ661のAP-2複合体との相互作用は、神経終末におけるシナプス小脳のリサイクリングに必要であることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] RhoA-mediated phospholipase D1 signaling is not required for the formation of stress fibers and focal adhesions (2006)
  • 著者名/発表者名: W.Su, P.Chardin, M.Yamazaki, Y.Kanaho, G.Du
  • 雑誌名: Cell Signal. 18 ページ: 469-478
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] RhoA-mediated phospholipase D1 signaling is not required for the formation of stress fibers and focal adhesions. (2006)
  • 著者名/発表者名: W.Su, P.Chardin, M.Yamazaki, Y.Kanaho, G.Du
  • 雑誌名: Cell Signal. 18 ページ: 469-478
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] The small GTPase ADP-ribosylation factor 6 negatively regulates dendritic spine formation (2005)
  • 著者名/発表者名: H.Miyazaki, M.Yamazaki, H.Watanabe, T.Maehama, T.Yokozaki, Y.Kanaho
  • 雑誌名: FEBS Lett. 579 ページ: 6834-6837
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [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: K.Emoto, H.Inadome, Y.Kanaho, S.Narumiya, M.Umeda
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 579 ページ: 37901-37907
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Regulation of anaphylactic responses by phosphatidylinositol phosphate kinase type I α (2005)
  • 著者名/発表者名: J.Sasaki et al.
  • 雑誌名: J. Exp. Med. 201 ページ: 859-870
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Phospholipase D1-promoted release of tissue plasminogen activator facilitates neurite outgrowth (2005)
  • 著者名/発表者名: Y.Zhang, Y.Kanaho, MA.Frohman, S.E.Tsirka
  • 雑誌名: J. Neurosci. 25 ページ: 1797-1805
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Production of research-grade antibody by in vivo electroporation of DNA encoding target protein (2005)
  • 著者名/発表者名: F.Okahara, K.Itoh, M.Ebihara, M.Kobayashi, H.Maruyama, Y.Kanaho, T.Maehama
  • 雑誌名: Anal. Biochem. 336 ページ: 138-140
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Production of research-grade antibody by in vivo electroporation of DNA encoding target protein. (2005)
  • 著者名/発表者名: F.Okahara, K.Itoh, M.Ebihara, M.Kobayashi, H.Maruyama, Y.Kanaho, T.Maehama
  • 雑誌名: Anal.Biochem. 336 ページ: 138-140
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Phospholipase D1-promoted release of tissue plasminogen activator facilitates neurite outgrowth. (2005)
  • 著者名/発表者名: Y.Zhang, Y.Kanaho, MA.Frohman, S.E.Tsirka
  • 雑誌名: J.Neurosci. 25 ページ: 1797-1805
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Regulation of anaphylactic responses by phosphatidylinositol phosphate kinase type I α. (2005)
  • 著者名/発表者名: J.Sasaki, T.Sasaki, M.Yamazaki, K.Matsuoka, C.Taya, H.Shitara, S.Takasuga, M.Nishio, K.Mizuno, T.Wada, H.Miyazaki, H.Watanabe, R.Iizuka, S.Kubo, S.Murata, T.Chiba, T.Maehama, MA.Frohman, K.Tanaka, JM.Penninger, H.Yonekawa, A.Suzuki, Y.Kanaho
  • 雑誌名: J.Exp.Med. 201 ページ: 859-870
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [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: K.Emoto, H.Inadome, Y.Kanaho, S.Narumiya, M.Umeda
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 280 ページ: 37901-37907
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] The small GTPase ADP-ribosylation factor 6 negatively regulates dendritic spine formation. (2005)
  • 著者名/発表者名: H.Miyazaki, M.Yamazaki, H.Watanabe, T.Maehama, T.Yokozeki, Y.Kanaho
  • 雑誌名: FEBS Lett. 579 ページ: 6834-6837
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] The small GTPase ADP-ribosylation factor 6 negatively regulates dendritic spine formation (2005)
  • 著者名/発表者名: H.Miyazaki, M.Yamazaki, H.Watanabe, T.Maehama, T.Yokozeki, Y.Kanaho
  • 雑誌名: FEBS Lett. 579 ページ: 6834-6837
• [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: K.Emoto, H.Inadome, Y.Kanaho, S.Narumiya, M.Umeda
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 579 ページ: 37901-37907
• [雑誌論文] Regulation of anaphylactic responses by phosphatidylinositol phosphate type Iα (2005)
  • 著者名/発表者名: J.Sasaki et al.
  • 雑誌名: J.Exp.Med. 201 ページ: 859-870
• [雑誌論文] Phospholipase D1-promoted release of tissue plasminogen activator facilitates neurite outgrowth (2005)
  • 著者名/発表者名: Y.Zhang, Y.Kanaho, MA.Frohman, S.E.Tsirka
  • 雑誌名: J.Neurosci. 25 ページ: 1797-1805
• [雑誌論文] Phospholipase D1-promoted release of tissue plasminogen activator facilitates neurite outgrowth (2005)
  • 著者名/発表者名: Y.Zhang et al.
  • 雑誌名: J.Neurochem. 25 ページ: 1797-1805
• [雑誌論文] Regulation of Bin1 SH3 domain binding by phosphoinositides (2004)
  • 著者名/発表者名: C.Kojima et al.
  • 雑誌名: EMBO J. 23 ページ: 4413-4422
• [雑誌論文] Regulation of PTEN phosphorylation and stability by a tumor suppressor candidate protein (2004)
  • 著者名/発表者名: F.Okahara et al.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 279 ページ: 45300-45303
• [雑誌論文] Essential role of phospholipase D2 activation downstream of ERK MAP kinase in the signaling pathway of NGF-stimulated neurite outgrowth in PC12 cells (2004)
  • 著者名/発表者名: H.Watanabe et al.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 279 ページ: 37870-37877
• [雑誌論文] Phospholipase D2 functions as a downstream signaling molecule of MAP kinase pathway in L1-stimulated neurite outgrowth of cerebellar granule neurons (2004)
  • 著者名/発表者名: H.Watanabe et al.
  • 雑誌名: J.Neurochem. 89 ページ: 142-152
• [雑誌論文] Regulation of anaphylactic responses by phosphatidylinositol phosphate kinase type Iα
  • 著者名/発表者名: J.Sasaki et al.
  • 雑誌名: J.Exp.Med. (In press)
• [図書] ホスホリパーゼDの活性測定法. 生物薬科学実験講座 情報伝達物質 [II]シグナル伝達系と細胞機能 (2005)
  • 著者名/発表者名: 金保安則
  • 総ページ数: 590
  • 出版者: 広川書店
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [図書] ホスホリパーゼDの活性測定法.生物薬科学実験講座 情報伝達物質[II]シグナル伝達系と細胞機能 (2005)
  • 著者名/発表者名: 金保安則
  • 総ページ数: 590
  • 出版者: 広川書店
• [図書] 細胞内シグナル伝達研究法 (2004)
  • 著者名/発表者名: 金保安則 他
  • 総ページ数: 182
  • 出版者: 学会出版センター
• [産業財産権] アレルギーマウス (2004)
  • 発明者名: 金保 安則 他
  • 権利者名: (財)東京都医学研究機構
  • 産業財産権番号: 2004-292123
  • 出願年月日: 2004-10-06