RhoファミリーG蛋白群の時空間的制御機構の解析

• 研究課題/領域番号: 16390078
• 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: 医化学一般
• 研究機関: 京都大学 (2006); 大阪大学 (2004-2005)
• 研究代表者: 松田 道行 京都大学, 医学研究科, 教授 (10199812)
• 研究分担者: 黒川 量雄 (独)理化学研究所, 中野生体膜研究室, 研究員 (40333504)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 15,200千円 (直接経費: 15,200千円); 2006年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円); 2005年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円); 2004年度: 11,600千円 (直接経費: 11,600千円)
• キーワード: Rho / Rac / Cdc42 / GFP / FRET / TC10 / 全反射蛍光顕微鏡 / 小胞輸送 / FRETプローブ / 上皮細胞増殖因子

研究概要

細胞内情報伝達系の研究はこれまで、その構成要素である分子群の同定と、分子間ネットワークの探索が中心であった。次のステップの研究として、これら情報伝達分子ネットワークの中を実際にシグナルが伝搬されていく様子を解析していかなければならない。そのツールとして蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)の原理に基づくプローブは大いに期待されている。本研究では、Rhoファミリー低分子量GTP結合蛋白に焦点を当て、分子プローブの開発とそれを用いた細胞内情報伝達系の解析を行ってきた。さらに、プローブを高感度に検出する系の開発も進め、全反射蛍光顕微鏡を用いたFRETイメージングの技術を確立した。これらの成果をもっとも端的に示したのが、Rhoファミリー低分子量GTP結合たんぱくTC10の解析である。TC10はインシュリン刺激によるGLUT4の細胞膜発現等に関与するとされてきたがその詳細な機能は不明であった。本研究ではTC10のFRETプローブを作成し、輸送小胞上のTC10が、小胞の融合時に急激に活性低下することを、全反射蛍光顕微鏡を用いた初めて示した。さまざまな実験により、このTC10の活性低下が輸送小胞の細胞膜への融合に必要であることを示し、TC10という分子スイッチの機能を可視化技術により明らかにすることに成功した。本研究により、低分子量GTP結合蛋白のFRETプローブの開発は完成の域に達したと思われ、今後、これらのプローブを使ったネットワークの解析、とくにシミュレーションモデルの構築が進められることが期待される。

研究成果

• [雑誌論文] GTP hydrolysis by the Rho family GTPase TC10 promotes exocytic vesicle fusion. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kawase, K. et al.
  • 雑誌名: Dev.Cell 11 ページ: 411-421
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] The Rho-mDial pathway regulates cell polarity and focal adhesion turnover in migrating cells through mobilizing Ape and c-Src. (2006)
  • 著者名/発表者名: Yamana, N. et al.
  • 雑誌名: Mol. Cell Biol. 26 ページ: 6844-6858
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] The Rho-mDia1 pathway regulates cell polarity and focal adhesion turnover in migrating cells through mobilizing Apc and c-Src. (2006)
  • 著者名/発表者名: Yamana, N. et al.
  • 雑誌名: Mol.Cell Biol. 26 ページ: 6844-6858
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] GTP hydrolysis by the Rho family GTPase TC10 promotes exocytic vesicle fusion. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kawase, K., Nakamura, T., Takaya, A., Aoki, K., Namikawa, K., Kiyama, H., Inagaki, S., Takemoto, H., Saltiel, A.R., Matsuda, M.
  • 雑誌名: Dev. Cell 11 ページ: 411-421
• [雑誌論文] Fluorescence (Forster) resonance energy transfer imaging of oncogene activity in living cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kiyokawa, E., Hara, S., Nakamura, T., Matsuda, M.
  • 雑誌名: Cancer Sci. 97 ページ: 8-15
  • NAID: 10017103513
• [雑誌論文] Dynamics of the RAS/ERK map kinase cascade as monitored by fluorescence probes. (2006)
  • 著者名/発表者名: Fujioka, A., terai, K., Itoh, R.E., Aoki, K., Nakamura, T., Kuroda, S., Nishida, E., Matsuda, M.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. (In press)
• [雑誌論文] Local PIP3 accumulation recruits Vav2 and Vav3 to activate Rac1/Cdc42 and initiate neurite outgrowth in nerve growth factor-stimulated PC12 cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Aoki, K. et al.
  • 雑誌名: Mol. Biol. Cell 16 ページ: 2207-2217
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Involvement of the c-Src-Crk-C3G一Rapl signaling in the nectin-induced activation of Cdc42 and formation of adherens junctions. (2005)
  • 著者名/発表者名: Fukuyama, T. et al.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 280 ページ: 815-825
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Localized RhoA activation as a requirement for the induction of membrane ruffling. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kurokawa, K. et al.
  • 雑誌名: Mol. Biol. Cell 16 ページ: 4294-4304
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Local PIP3 accumulation recruits Vav2 and Vav3 to activate Rac1/Cdc42 and initiate neurite outgrowth in nerve growth factor-stimulated PC12 cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Aoki, K. et al.
  • 雑誌名: Mol.Biol.Cell 16 ページ: 2207-2217
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Involvement of the c-Src-Crk-C3G-Rap1 signaling in the nectin-induced activation of Cdc42 and formation of adherens junctions. (2005)
  • 著者名/発表者名: Fukuyama, T. et al.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 280 ページ: 815-825
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Localized RhoA activation as a requirement for the induction of membrane ruffling. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kurokawa, K. et al.
  • 雑誌名: Mol.Biol.Cell 16 ページ: 4294-4303
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Interleukin-1 receptor-associated kinase-1 plays an essential role for Toll-like receptor (TLR)7- and TLR9-mediated interferon-{alpha} induction. (2005)
  • 著者名/発表者名: Uematsu, S., Sato, S., Yamamoto, M., Hirotani, T., Kato, H., Takeshita, F., Matsuda, M., Coban, C., Ishii, K.J., Kawai, T., Takeuchi, O., Akira, S.
  • 雑誌名: J.Exp.Med. 201 ページ: 915-923
• [雑誌論文] FRET imaging in nerve growth cones reveals a high level of RhoA activity within the peripheral domain. (2005)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, T., Aoki, K., Matsuda, M.
  • 雑誌名: Mol.Brain Res. 139 ページ: 277-287
• [雑誌論文] Monitoring spatio-temporal regulation of Ras and Rho GTPase with GFP-based FRET probes. (2005)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, T., Aoki, K., Matsuda, M.
  • 雑誌名: Methods 37 ページ: 146-153
• [雑誌論文] Localized RhoA Activation as a Requirement for the Induction of Membrane Ruffling. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kurokawa, K., Matsuda, M.
  • 雑誌名: Mol.Biol.Cell 16 ページ: 4294-4303
• [雑誌論文] Mechanism and role of localized activation of Rho-family GTPases in growth factor-stimulated fibroblasts and neuronal cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kurokawa, K., Nakamura, T., Aoki, K., Matsuda, M.
  • 雑誌名: Biochem.Soc.Trans. 33 ページ: 631-634
• [雑誌論文] Involvement of the c-Src-Crk-C3G-Rap1 signaling in the nectin-induced activation of Cdc42 and formation of adherens junctions. (2005)
  • 著者名/発表者名: Fukuyama, T., Ogita, H., Kawakatsu, T., Fukuhara, T., Yamada, T., Sato, T., Shimizu, K., Nakamura, T., Matsuda, M., Takai, Y.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 280 ページ: 815-825
• [雑誌論文] Ras binding opens c-Raf to expose the docking site for MEK. (2005)
  • 著者名/発表者名: Terai, K., Matsuda, M.
  • 雑誌名: EMBO Rep. 6 ページ: 251-255
• [雑誌論文] A FRET-based probe for epidermal growth factor receptor bound non-covalently to a pair of synthetic amphipathic helixes. (2005)
  • 著者名/発表者名: Itoh, R.E., Kurokawa, K., Fujioka, A., Sharma, A., Mayer, B.J., Matsuda, M.
  • 雑誌名: Experimental Cell Research 307 ページ: 142-152
• [雑誌論文] Local PIP3 accumulation recruits Vav2 and Vav3 to activate Rac1/Cdc42 and initiate neurite outgrowth in nerve growth factor-stimulated PC12 cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Aoki, K., Nakamura, T., Fujikawa, K., Matsuda, M.
  • 雑誌名: Mol.Biol.Cell 16 ページ: 2207-2217
• [雑誌論文] Ras binding opens c-Raf to expose the docking site for MEK. (2005)
  • 著者名/発表者名: Terai, K., Matsuda, M.
  • 雑誌名: EMBO Rep. (In press)
• [雑誌論文] Visualizing the signal transduction pathways in living cells with GFP-based FRET probes. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kurokawa, K., Takaya, A., Terai, K., Fujioka, A., Matsuda, M.
  • 雑誌名: Acta Histochemica et Cytochemica (In press)
  • NAID: 110003161214
• [雑誌論文] A FRET-based probe for epidermal growth factor receptor bound non-covalently to a pair of synthetic amphipathic helixes. (2005)
  • 著者名/発表者名: Itoh, R.E., Kurokawa, K., Fujioka, A., Sharma, A., Mayer, B.J., Matsuda, M.
  • 雑誌名: Experimental Cell Research. (In press)
• [雑誌論文] Local PIP3 accumulation recruits Vav2 and Vav3 to activate Rac1/Cdc42 and initiate neurite outgrowth in nerve growth factor -stimulated PC12 cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Aoki, K., Nakamura, T., Fujikawa, K., Matsuda, M.
  • 雑誌名: Mol.Biol.Cell (In press)
• [雑誌論文] Spatio-temporal regulation of Racl and Cdc42 activity during nerve growth factor-induced neurite outgrowth in PC12 cells. (2004)
  • 著者名/発表者名: Aoki, K. et al.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 279 ページ: 713-719
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] A novel role of nectins in inhibition of the E-cadherin-induced activation of Rac and formation of cell-cell adherens junctions. (2004)
  • 著者名/発表者名: Hoshino, T. et al.
  • 雑誌名: Mol. Biol. Cell. 15 ページ: 1077-1088
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] A novel dynamin-associating molecule, formin-binding protein 17, induces tubular membrane invaginations and participates in endocytosis. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kamioka, Y. et al.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 279 ページ: 40091-40099
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Co-activation of Racl and Cdc42 at lamellipodia and membrane ruffles induced by epidermal growth factor. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kurokawa, K. et al.
  • 雑誌名: Mol. Biol. Cell 15 ページ: 1003-1003
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] STAT3 regulates cell polarity during zebrafish convergence and extension through the Wnt-PCP pathway. (2004)
  • 著者名/発表者名: Miyagi, C. et al.
  • 雑誌名: J. Cell Biol. 166 ページ: 975-981
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Roles played by a subset of integrin signaling molecules in cadher in-based cell-cell adhesion. (2004)
  • 著者名/発表者名: Yano, H. et al.
  • 雑誌名: J. Cell Biol. 166 ページ: 283-295
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Cell type-specific regulation of RhoA activity during cytokinesis. (2004)
  • 著者名/発表者名: Yoshizaki, H. et al.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 279 ページ: 44759-44762
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Spatio-temporal regulation of Rac1 and Cdc42 activity during nerve growth factor-induced neurite outgrowth in PC12 cells. (2004)
  • 著者名/発表者名: Aoki, K et al.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 279 ページ: 713-719
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] A novel role of nectins in inhibition of the E-cadherin-induced activation of Rac and formation of cell-cell adherens junctions. (2004)
  • 著者名/発表者名: Hoshino, T. et al.
  • 雑誌名: Mol.Biol.Cell 15 ページ: 1077-1088
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] A novel dynamin-associating molecule, formin-binding protein 17, induces tubular membrane invaginations and participates in endocytosis. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kamioka, Y. et al.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 279 ページ: 40091-40099
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Co-activation of Rac1 and Cdc42 at lamellipodia and membrane ruffles induced by epidermal growth factor. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kurokawa, K. et al.
  • 雑誌名: Mol.Biol.Cell 15 ページ: 1003-1010
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] STAT3 regulates cell polarity during zebrafish convergence and extension through the Wnt-PCP pathway. (2004)
  • 著者名/発表者名: Miyagi, C. et al.
  • 雑誌名: J.Cell Biol. 166 ページ: 975-981
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Roles played by a subset of integrin signaling molecules in cadherin-based cell-cell adhesion. (2004)
  • 著者名/発表者名: Yano, H. et al.
  • 雑誌名: J.Cell Biol. 166 ページ: 283-295
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Cell type-specific regulation of RhoA activity during cytokinesis. (2004)
  • 著者名/発表者名: Yoshizaki, H. et al.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 279 ページ: 44759-44762
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Cell type-specific regulation of RhoA activity during cytokinesis. (2004)
  • 著者名/発表者名: Yoshizaki, H., Ohba, Y., Parrini, M.C., Dulyaninova, N.G., Bresnick, A.R., Mochizuki, N., Matsuda, M.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 279 ページ: 44759-44762
• [雑誌論文] Roles played by a subset of integrin signaling molecules in cadherin-based cell-cell adhesion. (2004)
  • 著者名/発表者名: Yano, H., Mazaki, Y., Kurokawa, K., Hanks, S.K., Matsuda, M., Sabe, H.
  • 雑誌名: J.Cell Biol. 166 ページ: 283-295
• [雑誌論文] RalA activation at nascent lamellipodia of EGF-stimulated Cos7 cells and migrating MDCK cells. (2004)
  • 著者名/発表者名: Takaya, A., Ohba, Y., Kurokawa, K., Matsuda, M.
  • 雑誌名: Mol.Biol.Cell 15 ページ: 2549-2557
• [雑誌論文] STAT3 regulates cell polarity during zebrafish convergence and extension through the Wnt-PCP pathway. (2004)
  • 著者名/発表者名: Miyagi, C., Yamashita, S., Ohba, Y., Yoshizaki, H., Matsuda, M., Hirano, T.
  • 雑誌名: J.Cell Biol. 166 ページ: 975-981
• [雑誌論文] Coactivation of Rac1 and Cdc42 at lamellipodia and membrane ruffles induced by epidermal growth factor. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kurokawa, K., Itoh, R.E., Yoshizaki, H., Ohba, Y., Nakamura, T., Matsuda, M.
  • 雑誌名: Mol.Biol.Cell 15 ページ: 1003-1010
• [雑誌論文] Interferon-alpha induction through Toll-like receptors involves a direct interaction of IRF7 with MyD88 and TRAF6. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kawai, T., Sato, S., Ishii, K.J., Coban, C., Hemmi, H., Yamamoto, M., Terai, K., Matsuda, M., Inoue, J.I., Uematsu, S., Takeuchi, O., Akira, S.
  • 雑誌名: Nat.Immunol. 5 ページ: 1061-1068
• [雑誌論文] A novel dynamin-associating molecule, formin-binding protein 17, induces tubular membrane invaginations and participates in endocytosis. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kamioka, Y., Fukuhara, S., Sawa, H., Nagashima, K., Masuda, M., Matsuda, M., Mochizuki, N.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 279 ページ: 40091-40099
• [雑誌論文] A novel role of nectins in inhibition of the E-cadherin-induced activation of Rac and formation of cell-cell adherens junctions. (2004)
  • 著者名/発表者名: Hoshino, T., Shimizu, K., Honda, T., Kawakatsu, T., Fukuyama, T., Nakamura, T., Matsuda, M., Takai, Y.
  • 雑誌名: Mol.Biol.Cell 15 ページ: 1077-1088
• [雑誌論文] Spatio-temporal regulation of Rac1 and Cdc42 activity during nerve growth factor-induced neurite outgrowth in PC12 cells. (2004)
  • 著者名/発表者名: Aoki, K., Nakamura, T., Matsuda, M.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 279 ページ: 713-719