色素細胞における低分子量Gタンパク質Arf6の機能解明

• 研究課題/領域番号: 19K06653
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分44010:細胞生物学関連
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 大林 典彦 筑波大学, 医学医療系, 准教授 (40421979)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 小胞輸送 / 色素細胞 / メラニン / 低分子量Gタンパク質 / 樹状突起 / Arf6

研究開始時の研究の概要

メラニンを産生することで知られる色素細胞は、その突起を伸長させることで隣接するケラチノサイトや毛母細胞にメラニンを受け渡し、皮膚や毛髪を暗色化する。本研究は、小胞輸送調節などに関わる低分子量Gタンパク質Arf6に着目し、色素細胞におけるArf6の生理機能を細胞レベル・個体レベルで解析することで、未だ理解が進んでいない色素細胞の突起形成過程の解明を目指している。

研究成果の概要

Arf6KD色素細胞では、FSKやIBMXにより色素細胞樹状突起形成伸長が有意に減少したことから、Arf6による色素細胞樹状突起形成には、cAMPにより制御されるシグナルが重要であると考えられた。多くのRabタンパク質とArf6-GAPsとの結合能をin vitroで解析したところ、いくつかの新しいRabとArf6-GAPの結合を見出すことに成功した。色素細胞に発現が認められるACAP1を色素細胞に過剰発現させると、IBMX処理非依存的に色素細胞が樹状突起を伸長させた。これはACAP1によるArf6の活性化調節が、色素細胞活性化における細胞内シグナル伝達系の下流に位置することを示唆する。

研究成果の学術的意義や社会的意義

色素細胞におけるメラノソーム形成や輸送過程には、多くのRab低分子量Gタンパク質の重要性が報告されてきている。しかしながら、Rabと共に小胞輸送を調節するArf低分子量Gタンパク質の色素細胞での生理機能については、いまだ不明な点が多い。本研究成果は、Arfの中でもArf6およびArf6-GAPであるACAP1がcAMP依存的に色素細胞の樹状突起伸長に関与することを突き止めたもので、「RabとACAP1の新たな相互作用と色素細胞樹状突起伸長機構の詳細」を今後明らかにすることが、色素細胞活性化の総合的理解やシミそばかす予防への新たな対応策構築へとつながる可能性を秘めている。

研究成果

• [雑誌論文] Unveiling the interaction between the molecular motor Myosin Vc and the small GTPase Rab3A. (2020)
  • 著者名/発表者名: Dolce, L. G., Ohbayashi, N., da Silva, D. F. C., Ferrari, A. J. R., Pirolla, R. A. S., Schwarzer, A. C. de A. P., Zanphorlin, L. M., Cabral, L., Fioramonte, M., Ramos, C. H. I., Gozzo, F. C., Fukuda, M., de Giuseppe P. O. and Murakami, M. T.
  • 雑誌名: J. Proteomics 巻: 212 ページ: 103549-103549
  • DOI: 10.1016/j.jprot.2019.103549
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] TBC1D24 regulates recycling of clathrin-independent cargo proteins mediated by tubular recycling endosomes (2020)
  • 著者名/発表者名: Kim Nguyen NT, Ohbayashi N, Kanaho Y, Funakoshi Y.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 巻: 528 号: 1 ページ: 220-226
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2020.05.007
  • NAID: 120007132607
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recent advances in understanding the molecular basis of melanogenesis in melanocytes (2020)
  • 著者名/発表者名: Ohbayashi Norihiko、Fukuda Mitsunori
  • 雑誌名: F1000Research 巻: 9 ページ: 608-608
  • DOI: 10.12688/f1000research.24625.1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Unveiling the interaction between the molecular motor Myosin Vc and the small GTPase Rab3A. (2020)
  • 著者名/発表者名: Dolce LG, Ohbayashi N, Silva DFCD, Ferrari AJR, Pirolla RAS, Schwarzer ACAP, Zanphorlin LM, Cabral L, Fioramonte M, Ramos CHI, Gozzo FC, Fukuda M, Giuseppe PO, Murakami MT.
  • 雑誌名: J Proteomics. 巻: 212 ページ: 103549-103549
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Cytoplasmic control of Rab family small GTPases through BAG6 (2019)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Toshiki、Minami Setsuya、Tsuchiya Yugo、Tajima Kazu、Sakai Natsumi、Suga Kei、Hisanaga Shin‐ichi、Ohbayashi Norihiko、Fukuda Mitsunori、Kawahara Hiroyuki
  • 雑誌名: EMBO reports 巻: 20 号: 4
  • DOI: 10.15252/embr.201846794
  • NAID: 120007127921
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] BAG6によるメラニン合成酵素輸送因子Rab32/38の新規制御機構 (2021)
  • 著者名/発表者名: 大林典彦、田島佳寿，高橋俊樹，福田光則，川原裕之
  • 学会等名: 第30回日本色素細胞学会学術大会
• [学会発表] 小胞輸送が司るメラノソーム形成機構 (2019)
  • 著者名/発表者名: 大林典彦
  • 学会等名: 第29回日本色素細胞学会
  • 招待講演
• [学会発表] Ubiquitin-specific protease TRE17/USP6 promotes cancer cell invasion through the regulation of CD147 recycling. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kanaho Yasunori; 船越祐司; Nguyen Nguyen Thi Kim; 大林典彦
  • 学会等名: 第42回分子生物学会年会
• [学会発表] 脱ユビキチン化酵素TRE17/USP6は、膜蛋白質の輸送を介して癌細胞浸潤能を亢進する. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kanaho Yasunori; 船越祐司; 小倉由希乃; 大林典彦
  • 学会等名: 第42回分子生物学会年会