G蛋白質シグナルによる細胞構造改変プロセスの単分子イメージング解析

• 研究課題/領域番号: 17079004
• 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: 渡邊 直樹 京都大学, 医学研究科, 准教授 (80303816)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2009
• 研究課題ステータス: 完了 (2009年度)
• 配分額: 54,500千円 (直接経費: 54,500千円); 2009年度: 8,300千円 (直接経費: 8,300千円); 2008年度: 11,100千円 (直接経費: 11,100千円); 2007年度: 12,000千円 (直接経費: 12,000千円); 2006年度: 14,300千円 (直接経費: 14,300千円); 2005年度: 8,800千円 (直接経費: 8,800千円)
• キーワード: 細胞・組織 / 一分子計測 / G蛋白質 / フォルミンファミリー / Rhoファミリー / 生体分子 / mDia / 細胞シグナル / ナノバイオ / アクチン線維切断 / 恒常性

研究概要

アクチン細胞骨格のリモデリングプロセスを直接1分子ごとに可視化する手法を用い、細胞内の単量体アクチンの濃度変動によって迅速に活性化される、フォルミンファミリーによるアクチン線維のフィードバック回生機構を見出した。また、高頻度のアクチン線維切断の存在を定量的に証明した。関連して、線維芽細胞におけるRhoファミリーG蛋白質の役割、阻害薬結合が誘発する標的キナーゼAblの分子コンフォメーション変化など、細胞イメージングを駆使することで、動的な細胞シグナル、細胞運動の制御分子機構について新知見が得られた。

研究成果

• [雑誌論文] Inside view of cell locomotion through single-molecule: fast F-/G-actin cycle and G-actin regulation of polymer restoration. (2010)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, N.
  • 雑誌名: Proc. Jpn. Acad. B. Phys. Biol. Sci. 86 ページ: 62-83
  • NAID: 130000149634
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inside view of cell locomotion through single-molecule : fast F-/G-actin cycle and G-actin regulation of polymer restoration. (2010)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, N.
  • 雑誌名: Proc. Jpn. Acad. B. Phys. Biol. Sci. 86 ページ: 62-83
  • NAID: 130000149634
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cdc42 and Rac family GTPases regulate mode and speed but not direction of primary fibroblast migration during PDGF-dependent chemotaxis. (2009)
  • 著者名/発表者名: Monypenny, J., Zicha, D., Higashida, C., Oceguera-Yanez, F., Narumiya, S., Watanabe, N.
  • 雑誌名: Mol. Cell. Biol. 29 ページ: 2730-2747
  • 査読あり
• [雑誌論文] An order of magnitude faster AIP1-associated actin disruption than nucleation by the Arp2/3 complex in lamellipodia. (2009)
  • 著者名/発表者名: Tsuji, T., Miyoshi, T., Higashida, C., Narumiya, S., Watanabe, N.
  • 雑誌名: PLoS ONE 4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Imatinib mesylate (STI571)-induced cell edge translocation of kinase-active and kinase-defective Abelson kinase: requirements of myristoylation and src homology 3 domain. (2009)
  • 著者名/発表者名: Fujita, A., Shishido, T., Yuan, Y., Inamoto, E., Narumiya, S., Watanabe, N.
  • 雑誌名: Mol. Pharmacol 75 ページ: 75-84
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cdc42 and Rac family GTPases regulate mode and speed but not direction of primary fibroblast migration during PDGF-denendent chemotaxis. (2009)
  • 著者名/発表者名: Monypenny, J., Zicha, D., Higashida, C., Oceguera-Yanez, F., Narumiya, S., Watanabe, N.
  • 雑誌名: Molecular and Cellular Biology 29 ページ: 2730-2747
  • 査読あり
• [雑誌論文] An order of magnitude魚ster AIP1-associated actin disrupti on than nucleation by the Arp2/3 complex in lamellipodia (2009)
  • 著者名/発表者名: Tsuji, T., Miyoshi, T., Higashida, C., Narumiya, S., Watanabe, N.
  • 雑誌名: PLoS ONE 4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Imatinib mesylate (STI571)-induced cell edge translocation of kinase-active and kinase-defective Abelson kinase : requirements of myristoylation and src homology 3 domain. (2009)
  • 著者名/発表者名: Fujita, A., Shishido, T., Yuan, Y.Inamoto, E., Narumiya, S., Watanabe, N.
  • 雑誌名: Molecular Pharmacolgy 75 ページ: 75-84
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cdc42 and Rac family GTPases regulate mode and speed but not direction of primary fibroblast migration during PDGF-dependent chemotaxis (2009)
  • 著者名/発表者名: Monypenny, J., Zicha, D., Higashida, C., Oceguera-Yanez, F., Narumiya, S. and Watanabe, N.
  • 雑誌名: Molecular and Cellular Biology
  • 査読あり
• [雑誌論文] An order of magnitude faster AIP1-associated actin disruption than nucleation by the Arp2/3 complex in lamellipodia. (2009)
  • 著者名/発表者名: Tsuji, T., Miyoshi, T., Higashida, C., Narumiva, S. and Watanabe, N.
  • 雑誌名: PLoS ONE 4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Imatinib mesylate (STI571)-induced cell edge translocation of kinase-active and kinase-defective Abelson kinase : requirements of myristoylation and srchomology 3 domain (2009)
  • 著者名/発表者名: Fujita, A., Shishido, T., Yuan, Y., Inamoto, E., Narumiya, S. and Watanabe, N.
  • 雑誌名: Molecular Pharmacology 75 ページ: 75-84
  • 査読あり
• [雑誌論文] G-actin regulates rapid induction of actin nucleation by mDia1 to restore cellular actin polymers. (2008)
  • 著者名/発表者名: Higashida, C., Suetsugu, S., Tsuji, T., Monypenny, J., Narumiya, S., Watanabe, N.
  • 雑誌名: J. Cell Sci. 121 ページ: 3403-3412
  • 査読あり
• [雑誌論文] Shootin1 interacts with actin retrograde flow and L1-CAM to promote axon outgrowth. (2008)
  • 著者名/発表者名: Shimada, T., Toriyama, M., Uemura, K., Kamiguchi, H., Sugiura, T., Watanabe, N., Inagaki, N.
  • 雑誌名: J. Cell Biol. 181 ページ: 817-829
  • NAID: 120005830838
  • 査読あり
• [雑誌論文] mDia2 induces the actin scaffold for the contractile ring and stabilizes its position during cytokinesis in NIH 3T3 cells. (2008)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, S., Ando, Y., Yasuda, S., Hosoya, H., Watanabe, N., Ishizaki, T., Narumiya, S.
  • 雑誌名: Mol. Biol. Cell 19 ページ: 2328-2338
  • 査読あり
• [雑誌論文] G-actin regulates rapid induction of actin nucleation by mDial to restore cellular actin polymers. (2008)
  • 著者名/発表者名: Higashida, C., Suetsugu, S., Tsuji, T., Monypenny, J., Narumiya, S. and Watanabe, N.
  • 雑誌名: Journal of Cell Science 121 ページ: 3403-3412
  • 査読あり
• [雑誌論文] Shootinl interacts with actin retrograde flow and Ll-CAM to promoteaxon outgrowth (2008)
  • 著者名/発表者名: Shimada, T., Toriyama, M., Uemura, K., Kamiguchi, H., Sugiura, T., Watanabe, N., and Inagaki, N.
  • 雑誌名: Journal of Cell Biology 181 ページ: 817-829
  • 査読あり
• [雑誌論文] mDia2 induces the actin scaffold for the contractile ring and stabilizes its position during cytokinesis in NIH 3T3 cells. (2008)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, S., Ando, Y., Yasuda, S., Hosoya, H., Watanabe, N., Ishizaki, T., and Narumiya, S.
  • 雑誌名: Molecular Biology of the Cell 19 ページ: 2328-2338
  • 査読あり
• [雑誌論文] mDia2 Induces the Actin Scaffold for the Contractile Ring and Stabilizes its Position during Cytokinesis in NIH 3T3 Cells. (2008)
  • 著者名/発表者名: Watanabe S., Ando Y., Yasuda S., Hosoya, H., Watanabe N., Ishizaki T. and Narumiya S.
  • 雑誌名: Molecular Biology of the Cell (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] アクチン重合システムを解く分子イメージング:みえない脱重合反応をとらえる (2007)
  • 著者名/発表者名: 渡邊 直樹
  • 雑誌名: 分子細胞治療 第6巻 ページ: 77-82
• [雑誌論文] Actin turnover-dependent fast dissociation of capping protein in the dendritic nucleation actin network: evidence of frequent filament severing. (2006)
  • 著者名/発表者名: Miyoshi, T., Tsuji, T., Higashida, C., Hertzog, M., Fujita, A., Narumiya, S., Scita, G., Watanabe, N.
  • 雑誌名: J. Cell Biol. 175 ページ: 947-955
  • 査読あり
• [雑誌論文] Actin turnover-dependent fast dissociation of capping protein in the dendritic nucleation actin network : evidence of frequent filament severing. (2006)
  • 著者名/発表者名: Miyoshi, T., Tsuji, T., Higashida, C., Hertzog, M., Fujita, A., Narumiya, S., Scita, G., Watanabe, N.
  • 雑誌名: Journal of Cell Biology 175 ページ: 947-955
• [雑誌論文] 単分子イメージングが明らかにした生細胞内アクチン重合機構 (2006)
  • 著者名/発表者名: 辻貴宏, 渡邊直樹
  • 雑誌名: 日本臨床 65 ページ: 235-241
• [雑誌論文] 単分子スペックル顕微鏡によるアクチンダイナミックス観察 (2006)
  • 著者名/発表者名: 渡邊直樹
  • 雑誌名: 実験医学 24 ページ: 186-193
• [雑誌論文] アクチンダイナミクス (2006)
  • 著者名/発表者名: 渡邊直樹
  • 雑誌名: 蛋白質 核酸 酵素 51 ページ: 522-528
• [雑誌論文] アクチン重合が駆動する細胞運動の謎に挑む単分子イメージング (2005)
  • 著者名/発表者名: 渡邊直樹, 東田知陽, 三好拓志
  • 雑誌名: 生物物理 第45巻 第6号 ページ: 292-296
  • NAID: 10016895448
• [雑誌論文] 単分子スペックル顕微鏡によるアクチン生化学の一分子イメージング (2005)
  • 著者名/発表者名: 東田知陽, 三好拓志, 渡邊直樹
  • 雑誌名: 蛋白質核酸酵素 第50巻 第11号 ページ: 1436-1442
  • NAID: 40006927840
• [雑誌論文] mDialとForminファミリー:アクチン伸長端をサーフィンするプロセッシブキャッパー (2005)
  • 著者名/発表者名: 渡邊直樹, 東田知陽
  • 雑誌名: 生化学 第77巻 第2号 ページ: 136-140
• [雑誌論文] 単分子スペックル顕微鏡がみせるアクチン重合の細胞内分子キネティクス (2005)
  • 著者名/発表者名: 渡邊直樹
  • 雑誌名: 日本薬理学雑誌 第125巻 第2号 ページ: 103-108
  • NAID: 10014465589
• [雑誌論文] アクチン重合駆動モーター"Fominファミリー" (2005)
  • 著者名/発表者名: 渡邊直樹, 東田知陽
  • 雑誌名: 化学と工業 第58巻第2号 ページ: 150-152
• [雑誌論文] Shootinl interacts with actin retrograde flow and L1-CAM to promote axon outgrowth.
  • 著者名/発表者名: Shimada T, Toriyama M., Uemura K., Kamiguchi H, Sugiura T., Watanabe N. and Inagaki N.
  • 雑誌名: Journal of Cell Biology (印刷中)
  • 査読あり
• [学会発表] 細胞内分子イメージングと低分子化合物研究の融合に向けて (2010)
  • 著者名/発表者名: 渡邊直樹
  • 学会等名: 第2回定量生物の会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2010-01-10
• [学会発表] A Role of G- and F-actin Homeostasis in Actin Polymer Restoration. (2009)
  • 著者名/発表者名: Watanabe N., Higashida C., Mizuno H.
  • 学会等名: Symposium on Watching Biomolecules in Action
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2009-12-15
• [学会発表] A Role of G-and F-actin Homeostasis in Actin Polymer Resto ration (2009)
  • 著者名/発表者名: Watanabe. N., Higashida, C., Mizuno, H.
  • 学会等名: Symposium on Watching Biomolecules in Action
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2009-12-15
• [学会発表] Rapid actin polymer restoration against mechanical force: Roles of G- and F-actin homeostasis and mDia1. (2009)
  • 著者名/発表者名: Watanabe N., Higashida C., Mizuno H.
  • 学会等名: 第61回日本細胞生物学会大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2009-06-03
• [学会発表] Rapid actin polymer restoration against mechanical force : Roles of G-and F-actin homeostasis and mDial (2009)
  • 著者名/発表者名: Watanabe. N., Higashida, C., Mizuno, H.
  • 学会等名: 第61回日本細胞生物学会大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2009-06-03
• [学会発表] STI571-induced cell edge translocation of abl kinase. (2009)
  • 著者名/発表者名: Yuan Y., Fujita A., Shishido T., Narumiya S., ○Watanabe N. (○:speaker)
  • 学会等名: 第82回日本薬理学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2009-03-18
• [学会発表] STI571に誘導されるablめ細胞辺縁トランスロケーション (2009)
  • 著者名/発表者名: Yuan Y., Fujita A., Shishido T., Narumiya S.,Watanabe N. (speaker)
  • 学会等名: 第82回日本薬理学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2009-03-18
• [学会発表] A role of homeostasis between G-and F-actin in filament nucleation and actin polymer restoration by mDial (2008)
  • 著者名/発表者名: Higashida C., Watanabe N.
  • 学会等名: 第48回アメリカ細胞生物学会
  • 発表場所: 米国サンフランシスコ
  • 年月日: 2008-12-15
• [学会発表] (speaker) Rapid actin polymer restoration mechanism by mDia1 and other actin nucleators regulated by concentration fluctuation of G-actin. (2008)
  • 著者名/発表者名: Higashida C., Suetsugu S., Narumiya S., Watanabe N.
  • 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(企画・主催)
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2008-12-11
• [学会発表] Rapid actin polymer restoration mechanism by mDial and other actin nucleators regulated by concentration fluctuation of G-actin (2008)
  • 著者名/発表者名: Higashida C., Suetsugu S., Narumiya S., Watanabe N. (speaker)
  • 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(備考 : シンポジウム主催)
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2008-12-11
• [学会発表] A paradoxical effect of actin monomer inhibitors to increase drug-free G-actin in cells: an unexpected role of G-actin revealed by pharmacokinetic simulation. (2008)
  • 著者名/発表者名: Watanabe N., Higashida C.
  • 学会等名: The Uehara Memorial Foundation Symposium 2008. Systems Biology: the Challenge of Complexity
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-07-01
• [学会発表] A paradoxical effect of actin monomer inhibitors to increase drug-free G-actin in cells : an unexpected role of G-actin revealed by pharmacokinetic simulation (2008)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, N. and Higashida,C.
  • 学会等名: THE. UEHARA MEMORIAL FOUNDATION SYMPOSIUM-2008 Systems Biology : The Challenge of Complexity
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-07-01
• [学会発表] Challenging frequent filament severing-annealing hypothesis by single-molecule imaging of AIP1, a cofilin-dependent actin barbed end interacting protein. (2007)
  • 著者名/発表者名: Watanabe N., Higashida C., Tsuji T.
  • 学会等名: 第30回日本分子生物学会年会・第80回日本生化学会大8会合同大会ワークショップ(企画・主催)
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2007-12-11
• [学会発表] Challenging frequent filament severing-annealing hypothesis by single-molecule imaging of AIP1, a cofilin-dependent actin barbed end interacting protein. (2007)
  • 著者名/発表者名: Naoki Watanabe
  • 学会等名: 第30回日本分子生物学会年会・第80回日本生化学会大会 合同大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2007-12-11
• [学会発表] 細胞内G&Fアクチンのホメオスターシス「アクチン・ミオシン:分子と細胞を如何にして結び付けるか」 (2007)
  • 著者名/発表者名: 渡邊直樹
  • 学会等名: の会(特定領域研究「生体ナノシステムの制御」主催
  • 発表場所: 東京・早稲田大学
  • 年月日: 2007-11-10
• [学会発表] 細胞内G&Fアクチンのホメオスターシス (2007)
  • 著者名/発表者名: 渡邊 直樹
  • 学会等名: 「アクチン・ミオシン:分子と細胞を如何にして結び付けるか」の会(特定領域研究「生体ナノシステムの制御」主催)
  • 発表場所: 東京(早稲田大学)
  • 年月日: 2007-11-10
• [学会発表] (○: speaker) Molecular kinetics of AIP1, a cofilin-dependent actin barbed end interacting protein, in lamellipodia: Evidence for frequent filament severing. (2007)
  • 著者名/発表者名: Tsuji T., Higashida C., ○Watanabe N.
  • 学会等名: SEMM Workshop on Cell Migration: from Molecules to Organisms and Diseases
  • 発表場所: イタリアミラノ
  • 年月日: 2007-05-13
• [学会発表] Molecular kinetics of AIP1, a cofilin-dependent actin barbed end interacting protein. in lamellipodia: Evidence for frequent filament severing. (2007)
  • 著者名/発表者名: Naoki Watanabe
  • 学会等名: SEMM Workshop on Cell Migration: from Molecules to Organisms and Diseases.
  • 発表場所: イタリア・ミラノ
  • 年月日: 2007-05-13
• [学会発表] Lessons from single-molecule microscopy of cellular actin systems. Part1: frequent severing-annealing of filaments. (2007)
  • 著者名/発表者名: Watanabe N., Higashida C. (joint speaker)
  • 学会等名: Part 2: acute filament restoration by mDia1. 英国癌研究所(Cancer Research UK)
  • 発表場所: イギリスロンドン
  • 年月日: 2007-05-10
• [学会発表] Acute actin polymerization mechanisms by mDia1 in living cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: 渡邊直樹
  • 学会等名: 日本分子生物学会2006フォーラム
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2006-12-06
• [学会発表] 単分子イメージングによる細胞内アクチン重合機構の解析 (2005)
  • 著者名/発表者名: 渡邊直樹
  • 学会等名: 第14回日本バイオイメージング学会学術集会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2005-10-27
• [学会発表] Evidence of constitutive actin filament severing in lamellipodia. (2005)
  • 著者名/発表者名: Miyoshi T., Higashida C., ○Watanabe N. (○: speaker)
  • 学会等名: 第58回日本細胞生物学会大会
  • 発表場所: 埼玉県大宮
  • 年月日: 2005-06-17
• [学会発表] Molecular Kinetics of the Arp 2/3 Complex and Capping Proteins at the Leading Edge. (2005)
  • 著者名/発表者名: Miyoshi T., Higashida C., ○Watanabe N. (○: speaker)
  • 学会等名: Keystone Symposia, Cell Migration and Adhesion
  • 発表場所: 日米国ユタ州スノーバード
  • 年月日: 2005-04-10
• [図書] Nat. Cell Biol. 11(Migration without a clutch.) (2009)
  • 著者名/発表者名: Narumiya, S., Watanabe, N.
  • 出版者: News and Views
• [図書] A possible role of homeostasis between monomeric and filamentous actin in filament nucleation revealed by pharmacokinetic modeling. Systems Biology The Challenge of Complexity (2009)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, N., Higashida, C.
  • 出版者: Springer
• [図書] Systems Biology The Challenge of Complexity. Chapter : "A possible role of homeostasis between monomeric and filamentous actin in filament nucleation reveald by pharmacokinetic modeling." (2009)
  • 著者名/発表者名: Watanabe. N., Higashida, C.
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: Springer
• [図書] Systems Biology The Challenge of Complexity. Chapter : "A possible role of homeostasis between monomeric and filamentous actin in filament nucleation reveald by pharmacokinetic modeling." (2009)
  • 著者名/発表者名: Watanabe N. and Higashida C.
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: Springer
• [図書] アクチン細胞骨格のダイナミクスの可視化非侵襲・可視化技術ハンドブック-ナノ・バイオ・医療から情報システムまで- (2007)
  • 著者名/発表者名: 渡邊直樹
  • 出版者: NTS出版
• [図書] 生理活性物質のケミカルバイオロジーを開拓した論文(Mayer, T.U. et. al. ) (2007)
  • 著者名/発表者名: 木下専, 渡邊直樹
• [図書] アクチン重合システムを解く分子イメージング:みえない脱重合反応をとらえる分子細胞治療 (2007)
  • 著者名/発表者名: 渡邊直樹
• [図書] 単分子イメージングが明らかにした生細胞内アクチン重合機構日本臨床 (2007)
  • 著者名/発表者名: 辻貴宏, 渡邊直樹
• [図書] 非侵襲・可視化技術ハンドブック-ナノ・バイオ・医療から情報システムまで-(共著)第8章第10節 アクチン細胞骨格のダイナミクスの可視化 (2007)
  • 著者名/発表者名: 渡邊 直樹(小川誠二, 上野照剛編)
  • 総ページ数: 81080
  • 出版者: エヌ・ティー・エス出版
• [図書] 単分子スペックル顕微鏡によるアクチンダイナミックス観察実 験医学 (2006)
  • 著者名/発表者名: 渡邊直樹
• [図書] アクチン細胞骨格とアクチン調節タンパク質実験医学第24巻第13号増刊形と運動を司る細胞のダイナミクス (2006)
  • 著者名/発表者名: 馬渕一誠, 渡邊直樹, 寺崎朝子, 高稲正勝, 斧正一郎
• [図書] アクチンダイナミクス蛋白質核酸酵素 (2006)
  • 著者名/発表者名: 渡邊直樹
• [図書] アクチン重合が駆動する細胞運動の謎に挑む単分子イメージング生物物理 (2005)
  • 著者名/発表者名: 渡邊直樹, 東田知陽, 三好拓志
• [図書] 単分子スペックル顕微鏡によるアクチン生化学の一分子イメージング蛋白質核酸酵素 (2005)
  • 著者名/発表者名: 東田知陽, 三好拓志, 渡邊直樹
• [図書] mDia1とForminファミリー:アクチン伸長端をサーフィンするプロセッシブキャッパー生化学 (2005)
  • 著者名/発表者名: 渡邊直樹, 東田知陽
• [図書] 単分子スペックル顕微鏡がみせるアクチン重合の細胞内分子キネティクス日本薬理学雑誌 (2005)
  • 著者名/発表者名: 渡邊直樹
• [図書] Forminファミリー (2005)
  • 著者名/発表者名: 渡邊直樹, 東田知陽
• [図書] 細胞の中を分子でのぞく-Less is moreとSerendipity-学術月報 (2005)
  • 著者名/発表者名: 渡邊直樹
• [備考]
  • URL: http://www.lifesci.tohoku.ac.jp/outline/biomolecular/single-molecule.html
• [備考]
• [備考]
  • URL: http://www5.mfour.med.kyoto-u.ac.jp/n-watanabe.html
• [備考]
  • URL: http://www5.mfour.med.kyoto-u.ac.jp/n-watanabe.html