低分子量Gタンパク質Rabをゲノムワイドで網羅的に解析するツールの開発

• 研究課題/領域番号: 17657067
• 研究種目: 萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 細胞生物学
• 研究機関: 東北大学 (2006); 独立行政法人理化学研究所 (2005)
• 研究代表者: 福田 光則 東北大学, 大学院生命科学研究科, 教授 (50311361)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 3,500千円 (直接経費: 3,500千円); 2006年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円); 2005年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
• キーワード: 低分子量G蛋白質 / Rab / Rabエフェクター / 膜輸送 / dominant active / dominant negative / ゲノムワイド / 網羅的解析

研究概要

真核細胞生物の細胞内はさらに膜で包まれたオルガネラにより満たされており、主に膜輸送を介してオルガネラ同士で頻繁に物質のやり取りを行っている。低分子量Gタンパク質Rabファミリーは膜輸送に関与する分子群としては最大のもめで、哺乳動物においては約60種類ものアイソフォームが存在している。各々のRabは特定の膜輸送を制御すると考えられているが、12番以降のRabアイソフォームになるといつどこで何を運ぶのかに関してはほとんど解明されていない。Rabは活性化型固定化(domihant active, DA)変異体あるいは不活性化型固定化(dominant negative, DN)変異体を作成することが出来るため、特走の膜輸送に対する影響を検討することが可能であるが、ある種の受容体が未知のRabにより細胞膜に輸送される場合には、60種類全てのRabクローンに対してDA/DN変異体を作成する必要があり、60種類のうちどのRabが関与するのかを調べることはこれまで不可能であった。このため世界的にRabを綢羅的に解析するツールのニーズが高まってきている。そこで本研究ではマウス及びヒトに存在する60種類のRabを全てクローニングし、これらのRabの機能を網羅的に解析するツーノレ(「Rab bank」)を作成することを目指した。本年度は、これまでに作成したRabの網羅的廨析ツールを利用し、実際に内分泌細胞(PC12細胞)からのホルモン分泌に関わるRabのスクリーニングを行った。その結果、60種類のRabのうちPC12細胞のホルモン顆粒上にはRab3AとRab27Aの二種類のRabが存在し、お互いに協調的にホルモン顆粒の細胞膜へめ繋ぎ止めやホルモンの放出に関与することを明らかにすることができた(J. Cell Scl.(2006)119:2196-2203)。

研究成果

• [雑誌論文] The polybasic sequence in the C2B domain of rabphilin is required for the vesicle docking step in PC12 cells. (2007)
  • 著者名/発表者名: Tsuboi, T., Kanno, E., Fukuda, M.
  • 雑誌名: J. Neurochem. 100 ページ: 770-779
• [雑誌論文] Dvl regulates endo- and exocytotic processes through binding to synaptotagmin. (2007)
  • 著者名/発表者名: Kishida, S., Hamao, K., Inoue, M., Hasegawa, M., Matsuura, Y., Mikoshiba, K., Fukuda, M., Kikuchi, A.
  • 雑誌名: Genes Cells 12 ページ: 49-61
• [雑誌論文] Versatile roles of R-Ras GAP in neurite formation of PC12 cells and embryonic vascular development. (2007)
  • 著者名/発表者名: Iwashita, S., Kobayashi, K., Kubo, Y., Hinohara, Y., Sezaki, M., Nakamura, K., Suzuki-Migishima, R., Yokoyama, M., Satoh, S., Fukuda.M., Ohba, M., Kato, C., Adachi, E., Song, S.-Y.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 282 ページ: 3413-3417
• [雑誌論文] Live cell imagingによる細胞活動の可視化解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 坪井貴司, 福田光則
  • 雑誌名: 日本比較内分泌学会ニュース 124(2) ページ: 45-53
  • NAID: 10018293579
• [雑誌論文] Distinct Rab27A binding affinities of Slp2-a and Slac2-a/melanophilin : Hierarchy of Rab27A effectors. (2006)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, M.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 343 ページ: 666-674
• [雑誌論文] Rab27a regulates epithelial sodium channel (ENaC) activity through synaptotagmin-like protein (SLP-5) and Munc13-4 effector mechanism. (2006)
  • 著者名/発表者名: Saxena, S.K., Horiuchi, H., Fukuda, M.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 344 ページ: 651-657
• [雑誌論文] The Slp4-a linker domain controls exocytosis through interaction with Munc18-1・syntaxin-la complex. (2006)
  • 著者名/発表者名: Tsuboi, T., Fukuda, M.
  • 雑誌名: Mol. Biol. Cell 17 ページ: 2101-2112
• [雑誌論文] Rab3A and Rab27A cooperatively regulate the docking step of densecore vesicle exocytosis in PC12 cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Tsuboi, T., Fukuda, M.
  • 雑誌名: J. Cell Sci. 119 ページ: 2196-2203
• [雑誌論文] Decreased basal mucus secretion by Slp2-a-deficient gastric surface mucous cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Saegusa, C., Tanaka, T., Tani, S., Itohara, S., Mikoshiba, K., Fukuda, M.
  • 雑誌名: Genes Cells 11 ページ: 623-631
• [雑誌論文] Regulation of synaptic transmission by RAB-3 and RAB-27 in Caenorhabditis elegans. (2006)
  • 著者名/発表者名: Mahoney, T.R., Liu, Q., Itoh, T., Luo, S., Hadwiger, G., Vincent, R., Wang, Z.-W., Fukuda, M., Nonet, M.L.
  • 雑誌名: Mol. Biol. Cell 17 ページ: 2617-2625
• [雑誌論文] Chronic olanzapine treatment causes differential expression of genes in frontal cortex of rats as revealed by DNA microarray technique. (2006)
  • 著者名/発表者名: Fatemi, S.H., Reutiman, T.J., Folsom, T.D., Bell, C., Nos, L., Fried, P., Pearce, D.A., Singh, S., Siderovski, D.P., Willard, F.S., Fukuda, M.
  • 雑誌名: Neuropsychopharmacol. 343 ページ: 666-674
• [雑誌論文] Screening for target Rabs of TBC (Tre-2/Bub2/Cdc16) domain-containing proteins based on their Rab-binding activity. (2006)
  • 著者名/発表者名: Itoh, T., Satoh, M., Kanno, E., Fukuda, M.
  • 雑誌名: Genes Cells 11 ページ: 1023-1037
• [雑誌論文] Neuronal calcium sensor-1 (NCS-1) and PI4Kβ stimulate ERK1/2 signaling by accelerating recycling through endocytic recycling compartment (ERC). (2006)
  • 著者名/発表者名: Kapp-Barnea, Y., Ninio-Many, L., Hirschberg, K., Fukuda, M., Jeromin, A., Sagi-Eisenberg, R.
  • 雑誌名: Mol. Biol. Cell 17 ページ: 4130-4141
• [雑誌論文] Constitutive GDP/GTP exchange and secretion-dependent GTP hydrolysis activity for Rab27 in platelets. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kondo, H., Shirakawa, R., Higashi, T., Kawato, M., Fukuda, M., Kita, T., Horiuchi, H.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 281 ページ: 28657-28665
• [雑誌論文] Identification of EPI64 as a GTPase-activating protein specific for Rab27A. (2006)
  • 著者名/発表者名: Itoh, T., Fukuda, M.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 281 ページ: 31823-31831
• [雑誌論文] Functional involvement of Noc2, a Rab27 effector, in rat parotid acinar cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Imai, A., Yoshie, S., Nashida, T., Shimomura, H., Fukuda, M.
  • 雑誌名: Arch. Biochem. Biophys. 455 ページ: 127-135
• [雑誌論文] Rab27 and its effectors in secretory granule exocytosis : A novel docking machinery composed of a Rab27・effector complex. (2006)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, M.
  • 雑誌名: Biochem. Soc. Trans. 11 ページ: 691-695
• [雑誌論文] シナプトタグミンの分子進化 (2006)
  • 著者名/発表者名: 福田光則
  • 雑誌名: 生体の科学 57(5) ページ: 458-459
• [雑誌論文] Distinct developmental expression of synaptotagmin I and IX in the mouse brain. (2006)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, M.
  • 雑誌名: NeuroReport 17 ページ: 179-182
• [雑誌論文] O-glycosylation is essential for intracellular targeting of synaptotagmins I and II in non-neuronal specialized secretory cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Atiya-Nasagi, Y., Cohen, H., Medalia, O., Fukuda, M., Sagi-Eisenberg, R.
  • 雑誌名: J.Cell Sci. 118 ページ: 1363-1372
• [雑誌論文] Classical protein kinase C(s) regulates targeting of synaptotagmin IX to the endocytic recycling compartment. (2005)
  • 著者名/発表者名: Haberman, Y, Ziv, I., Gorzalczany, Y., Fukuda, M., Sagi-Eisenberg, R.
  • 雑誌名: J.Cell Sci. 118 ページ: 1641-1649
• [雑誌論文] Functional analysis of Slac2-c/MyRIP as a linker protein between melanosomes and myosin VIIa. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kuroda, T.S., Fukuda, M.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 280 ページ: 28015-28022
• [雑誌論文] AS160, the Akt substrate regulating GLUT4 translocation, has a functional Rab GTPase activating protein domain. (2005)
  • 著者名/発表者名: Miinea, C.P., Sano, H., Kane, S., Sano, E., Fukuda, M., Peranen, J., Lane, W.S., Lienhard, G.E.
  • 雑誌名: Biochem.J. 391 ページ: 87-93
• [雑誌論文] Protein Kinase C-mediated phosphorylation of the two polybasic regions of synaptotagmin VI regulates their function in acrosomal exocytosis. (2005)
  • 著者名/発表者名: Roggero, C.M., Tomes, C.N., De Blas, G.A., Castillo, J., Michaut, M.A., Fukuda, M., Mayorga, L.S.
  • 雑誌名: Dev.Biol. 285 ページ: 422-435
• [雑誌論文] Adenovirus-mediated silencing of Synaptotagmin 9 inhibits Ca^<2+>-dependent insulin secretion in islets. (2005)
  • 著者名/発表者名: Iezzi, M., Eliasson, L., Fukuda, M., Wollheim, C.B.
  • 雑誌名: FEBS Lett. 579 ページ: 5241-5246
• [雑誌論文] Rab proteins regulate epithelial sodium channel activity in colonic epithelial HT-29 cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Saxena, S., Singh, M., Engisch, K., Fukuda, M., Kaur, S.
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. 337 ページ: 1219-1223
• [雑誌論文] The short apical membrane half-life of rescued ΔF508-cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) CFTR results from accelerated endocytosis of ΔF508-CFTR in polarized human airway epithelial cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Swiatecka-Urban, A., Brown, A., Moreau-Marquis, S., Renuka, J., Coutermarsh, B., Barnaby, R., Karison, K.H., Flotte, T.R., Fukuda, M., Langford, G.M., Stanton, B.A.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 280 ページ: 36762-36772
• [雑誌論文] Slp4-a/granuphilin-a interacts with syntaxin-2/3 in a Munc18-2-dependent manner. (2005)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, M., Imai, A., Nashida, T., Shimomura, H.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 280 ページ: 39175-39184
• [雑誌論文] The C2B domain of rabphilin directly interacts with SNAP-25 and regulates the docking step of dense core vesicle exocytosis in PC12 cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Tsuboi, T., Fukuda, M.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 280 ページ: 39253-39259
• [雑誌論文] Cloning and genomic characterization of sytdep, a new synaptotagmin XIV-related gene. (2005)
  • 著者名/発表者名: Herrero-Turrion, M.J., Fukuda, M., Mollinedo, F.
  • 雑誌名: Biocheim.Biophys.Res.Commun. 340 ページ: 386-394
• [雑誌論文] Slp homology domain : A novel protein motif that specifically binds small GTPase Rab27. (2005)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, M.
  • 雑誌名: Recent Res.Dev.Biochem. 6 ページ: 13-29
• [雑誌論文] Versatile role of Rab27 in membrane trafficking : Focus on the Rab27 effector families. (2005)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, M.
  • 雑誌名: J.Biochem. 137 ページ: 9-16
  • NAID: 10017342344
• [雑誌論文] Functional analysis of Slac2-a/melaonophilin as a linker protein between Rab27A and myosin Va in melanosome transport. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kuroda, T.S., Itoh, T., Fukuda, M.
  • 雑誌名: Methods Enzymol. 403 ページ: 419-431
• [雑誌論文] Identification and biochemical analysis of Slac2-c/MyRIP as a Rab27-, myosin Va/VIIa-, and actin-binding protein. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kuroda, T.S., Fukuda, M.
  • 雑誌名: Methods Enzymol. 403 ページ: 431-444
• [雑誌論文] Analysis of the role of Rab27 effector Slp4-a/granuphilin-a in dense-core vesicle exocytosis. (2005)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, M., Kanno, E.
  • 雑誌名: Methods Enzymol. 403 ページ: 445-457
• [雑誌論文] Assay and functional interactions of Rim2 with Rab3. (2005)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, M.
  • 雑誌名: Methods Enzymol. 403 ページ: 457-468
• [雑誌論文] Assay of Rab binding specificity of rabphilin and Noc2 : Target molecules for Rab27. (2005)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, M., Yamamoto, A.
  • 雑誌名: Methods Enzymol. 403 ページ: 469-481
• [雑誌論文] Slac2-aとSlp2-a:メラニン色素輸送のしくみ (2005)
  • 著者名/発表者名: 福田光則
  • 雑誌名: 医学のあゆみ 212 ページ: 769-770
• [雑誌論文] シナプトタグミンと類似タンパク質による膜輸送制御の分子メカニズム (2005)
  • 著者名/発表者名: 福田光則
  • 雑誌名: 生化学 77 ページ: 603-618
  • NAID: 10016603083
• [雑誌論文] 「メラニン色素」輸送の分子メカニズム:肌や髮の毛が黒くなる仕組み (2005)
  • 著者名/発表者名: 福田光則
  • 雑誌名: 日皮協ジャーナル 54 ページ: 60-66
• [雑誌論文] 美白への新たなアプローチ-メラニン輸送をストップさせる- (2005)
  • 著者名/発表者名: 黒田垂歩, 福田光則
  • 雑誌名: BIONICS 2(11) ページ: 68-71
  • NAID: 40007003528
• [図書] Molecular Mechanisms of Exocytosis (2006)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, M.
  • 出版者: The role of synaptotagmin and synaptotagmin-like protein (Slp) in regulated exocytosis.
• [図書] アンチ・エイジングシリーズ1「白髪・脱毛・育毛の実際」メラニン色素輸送メカニズムの解明 (2005)
  • 著者名/発表者名: 福田光則, 黒田垂歩
  • 出版者: エヌ・ティー・エス