細胞移動先端におけるアクチン細胞骨格制御機構の解明

• 研究課題/領域番号: 17687020
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 細胞生物学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 末次 志郎 東京大学, 分子細胞生物学研究所, 講師 (70345031)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2007
• 研究課題ステータス: 完了 (2007年度)
• 配分額: 30,290千円 (直接経費: 23,300千円、間接経費: 6,990千円); 2007年度: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円); 2006年度: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円); 2005年度: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円)
• キーワード: がん / 細胞・組織 / シグナル伝達 / 脂質 / タンパク質 / IRSp53 / WAVE2 / Arp2 / 3 / 膜 / アクチン重合 / アクチン / 3複合体 / WAVE / 仮足形成 / ラメリポディア

研究概要

細胞の移動は、多細胞生物に見られる様々な細胞機能の理解に必須である。細胞の移動する先端でアクチン重合が起こり、糸状仮足(フィロポディア)や葉状仮足(ラメリポディア)といった構造を作る。WAVE2を欠損した細胞では顕著に葉状仮足形成が阻害されていたことから、WAVE2は葉状仮足形成に必要不可欠な分子でありArp2/3複合体を制御することで方向性を持った細胞運動全てに重要であることがわかっていた。前年度までの研究では、WAVE2は巨大な複合体を形成することでその局在および安定性を制御されていること、WAVE2複合体は完全に活性化されうることが示唆された。IRSp53はWAVE2複合体に含まれないタンパク質である。IRSp53がRacおよびPIP3依存的に刺激に応じたWAVE2およびWAVE2複合体の活性制御を行いうることを示した。さらにIRSp53のN末部のドメイン(RCBドメイン)のみを細胞に発現させると、細胞の外側にむかって、ラメリポディアやフィロポディアと同じ方向にのびる細胞膜のみから成るように見える突起形成がみられたことから、アクチン重合に先立って細胞膜が細胞の外側に向かって変形することが、ラメリポディアやフィロポディア形成などの突起形成に重要であることが示唆された。本年度の研究はIRSp53およびWAVE2の葉状仮足における局在を詳細に観察し、IRSp53がWAVE2に先立って局在することを示した。また、細胞膜の微細な形態変化を検出するためのFRETprobeの開発に着手した。
また、同様の機構が繊維芽細胞や上皮細胞だけでなく血小板のような血球系細胞でも働いている事を見出した。興味深いことに、血球細胞ではこれらの仮足形成機構が細胞の分化にも関わっている事が示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] IRSp53: crossing the road of membrane and actin dynamics in the for mation of membrane protrusions. (2008)
  • 著者名/発表者名: Scita, G., Confalonieri, S., Lappalainen, P. & Suetsugu, S.
  • 雑誌名: Trends Cell Biol. 18 ページ: 52-60
  • 査読あり
• [雑誌論文] Actin -related protein 3 (Arp3) is mutated in proteinuric BUF/Mna rats. (2008)
  • 著者名/発表者名: Akiyama, K., Morita, H., Suetsugu, S., Kuraba, S., Numata, Y., Yamamoto, Y., Inui, K., Ideura, T., Wakisaka, N., Nakano, K., Oniki, H., Takenawa, T., Matsuyama, M. & Yoshimura, A.
  • 雑誌名: Mamm Genome. 19 ページ: 41-50
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structure of human DAAM1 formin homology 2 domain. (2007)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, M., Higashi, T., Suetsugu, S., Sato, Y., Ikeda, T., Shirakawa, R., Kita, T., Takenawa, T., Horiuchi, H., Fukai, S. & Nureki, O.
  • 雑誌名: Genes Cells. 12 ページ: 1255-65
  • 査読あり
• [雑誌論文] The WAVE2/Abi1 complex differentially regulates megakaryocyte development and spreading: implications for platelet biogenesis and spreading machinery. (2007)
  • 著者名/発表者名: Eto, K., Nishikii, H., Ogaeri, T., Suetsugu, S., Kamiya, A., Kobayashi, T., Yamazaki, D., Oda, A., Takenawa, T. & Nakau chi, H.
  • 雑誌名: Blood 110 ページ: 3637-47
  • 査読あり
• [雑誌論文] Male-specific sterility caused by the loss of CR16. (2007)
  • 著者名/発表者名: Suetsugu, S., Banzai, Y., Kato, M., Fukami, K., Kataoka, Y., Takai, Y., Yoshida, N. & Takenawa, T.
  • 雑誌名: Genes Cells. 12 ページ: 721-33
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synaptopodin protects against proteinuria by disrupting Cdc42:IRSp53:Men$ signaling complexes in kidney podocytes. (2007)
  • 著者名/発表者名: Yanagida-Asanuma, E., Asanuma, K., Kim, K., Donnelly, M., Young Choi, H., Hyung Chang, J., Suetsugu, S., Tomino, Y., Takenawa, T., Faul, C. & Mundel, P.
  • 雑誌名: Am J Pathol. 171 ページ: 415-27
  • 査読あり
• [雑誌論文] HSP90 cross-links branched actin filaments induced by N-WASP and the Arp2/3 complex. (2007)
  • 著者名/発表者名: Park, S. J., Suetsugu, S., Sagara, H. & Takenawa, T.
  • 雑誌名: Genes Cells. 12 ページ: 611-22
  • 査読あり
• [雑誌論文] Curved EFC/F-BAR-domain dimers are joined end to end into a filament for membrane invagination in endocytosis. (2007)
  • 著者名/発表者名: Shimada, A. *, Niwa, H. *, Tsujita, K. *, Suetsugu, S. *, Nitta, K., Hanawa-Suetsugu, K., Akasaka, R., Nishino, Y., Toyama, M., Chen, L., Liu, Z.J., Wang, B.C., Yamamoto, M., Terada, T., Miyazawa, A., Tanaka, A., Sugano, S., Shirouzu, M., Nagayama, K., Takenawa, T. & Yokoyama, S.
  • 雑誌名: Cell. 129 ページ: 761-72
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of WAVE2 Phosphorylation on Activation of the Arp2/3 Complex. (2007)
  • 著者名/発表者名: Nakanishi O, Suetsugu S, Yamazaki D, Takenawa T.
  • 雑誌名: J Biochem (Tokyo). 141・3 ページ: 319-325
  • NAID: 10020100487
• [雑誌論文] Stress-associated MAP kinase fills in the map of filamin-mediated neuronal migration. (2007)
  • 著者名/発表者名: Suetsugu S, Takenawa T.
  • 雑誌名: Dev Cell 12・1 ページ: 3-4
• [雑誌論文] The WASP-WAVE protein network : connecting the membrane to the cytoskeleton. (2007)
  • 著者名/発表者名: Takenawa T, Suetsugu S.
  • 雑誌名: Nat Rev Mol Cell Biol. 8・1 ページ: 37-48
• [雑誌論文] The RAC binding domain/IRSp53-MIM homology domain of IRSp53 induces RAC-dependent membrane deformation. (2006)
  • 著者名/発表者名: Suetsugu S, Murayama K, Sakamoto A, Hanawa-Suetsugu K, Seto A, Oikawa T, Mishima C, Shirouzu M, Takenawa T, Yokoyama S.
  • 雑誌名: J Biol Chem. 281・46 ページ: 35347-35358
• [雑誌論文] Optimization of WAVE2 complex-induced actin polymerization by membrane-bound IRSp53, PIP(3), and Rac. (2006)
  • 著者名/発表者名: Suetsugu S, Kurisu S, Oikawa T, Yamazaki D, Oda A, Takenawa T.
  • 雑誌名: J Cell Biol. 173・4 ページ: 571-585
• [雑誌論文] Optimization of WAVE2-complex-induced actin polymerization by membrane-bound IRSp53, PIP3, and Rac. (2006)
  • 著者名/発表者名: Suetsugu S, Kurisu S, Yamazaki D, Oikawa T, Oda A, Takenawa T.
  • 雑誌名: J Cell Biol. (in press)
• [雑誌論文] Protein kinase A-dependent increase in WAVE2 expression induced by the focal adhesion protein vinexin. (2006)
  • 著者名/発表者名: Mitsushima M, Sezaki T, Akahane R, Ueda K, Suetsugu S, Takenawa T, Kioka N.
  • 雑誌名: Genes Cells. 11・3 ページ: 281-292
• [雑誌論文] Coordination between the actin cytoskeleton and membrane deformation by a novel membrane tubulation domain of PCH proteins is involved in endocytosis. (2006)
  • 著者名/発表者名: Tsujita K, Suetsugu S, Sasaki N, Furutani M, Oikawa T, Takenawa T.
  • 雑誌名: J Cell Biol 172・2 ページ: 269-279
• [雑誌論文] WAVE3 functions as a negative regulator of LDOC1 (2005)
  • 著者名/発表者名: Mizutani K, Koike D, Suetsugu S, Takenawa T.
  • 雑誌名: J Biochem(Tokyo) 138・5 ページ: 639-646
  • NAID: 10017348480
• [雑誌論文] A novel function of WAVE in lamellipodia : WAVE1 is required for stabilization of lamellipodial protrusions during cell spreading. (2005)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki D, Fujiwara T, Suetsugu S, Takenawa T.
  • 雑誌名: Genes Cells. 10・5 ページ: 381-392
• [雑誌論文] Interaction of HSP90 to N-WASP leads to activation and protection from proteasome-dependent degradation. (2005)
  • 著者名/発表者名: Park SJ, Suetsugu S, Takenawa T.
  • 雑誌名: EMBO J. 24・8 ページ: 1557-1570
• [学会発表] The rearrangements of actin cytoskeleton dependent on the shapes of the plasma membrane. (2007)
  • 著者名/発表者名: 末次 志郎
  • 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: インターコンチネンタルホテル
  • 年月日: 2007-12-12
• [学会発表] Control of Cell Shape and Motility: new approaches to understand itsmechanistic basis (2007)
  • 著者名/発表者名: 末次 志郎
  • 学会等名: 第40回日本発生生物学会・第59回日本細胞生物学会合同大会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 2007-05-30
• [学会発表] Connecting the membrane to the actin cytoskeleton by BAR, EFC, and RCB domain proteins and WASP/WAVE proteins (2007)
  • 著者名/発表者名: 末次 志郎
  • 学会等名: Workshop on Cell Migration
  • 発表場所: IFOM-IEO Campus in Milan
  • 年月日: 2007-05-12