アクチンフィラメントの構造多型と機能分化

• 研究課題/領域番号: 21370061
• 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: 機能生物化学
• 研究機関: 独立行政法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 上田 太郎 独立行政法人産業技術総合研究所, バイオメディカル研究部門, 部門付 (90356551)
• 研究分担者: 徳楽 清孝 室蘭工業大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (00332106) ; 片山 栄作 千葉大学, 大学院・工学研究科, 研究員 (50111505)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円); 2011年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円); 2010年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円); 2009年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
• キーワード: アクチンフィラメント / ミオシン / コフィリン / 協同的結合 / 張力 / メカノセンサー / 細胞極性 / アクチン / アクチン結合タンパク質 / 協同的構造変化 / GFP

研究概要

われわれは、アクチンフィラメントが様々な異なった原子構造をとることにより異なったアクチン結合タンパク質と相互作用し、異なった機能を果たすことができるという仮説の検証を試みた。その結果、張力によりらせんピッチが伸びたアクチンフィラメントはミオシンIIと相互作用しやすいこと、および、ミオシンIIとコフィリンという異なるアクチン結合タンパク質をアクチンフィラメントと共存させると、結合部位が競合しないにもかかわらず、両者はそれぞれ相互排他的にアクチンフィラメントと結合することを見出した。これらはいずれも上記仮説を支持する結果である。

研究成果

• [雑誌論文] G146V mutation at the hinge region of actin reveals a myosin class-specific requirement of actin conformations for motility (2012)
  • 著者名/発表者名: Noguchi, T. Q. P., T. Komori, N. Umeki N. Demizu, K. Ito, A. Hikikoshi-Iwane, K. Tokuraku, T. Yanagida and T. Q. P.Noguchi, T. Q. P., T. Komori, N. Umeki N. Demizu, K. Ito, A. Hikikoshi-Iwane, K. Tokuraku, T. Yanagida and T. Q. P. Uyeda
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: (in press)
  • URL: http://www.jbc.org/content/early/2012/05/27/jbc.M111.321752.long
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microtubule-associated protein 4 binds to actin filaments and modulates their properties (2012)
  • 著者名/発表者名: Matsushima, K., K. Tokuraku, M. R. Hasan, and S. Kotani
  • 雑誌名: J. Biochem 巻: 151 号: 1 ページ: 99-108
  • DOI: 10.1093/jb/mvr119
  • NAID: 10031166047
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stretching actin filaments within cells enhances their affinity for the myosin II motor domain (2011)
  • 著者名/発表者名: Uyeda, T. Q. P., Y. Iwadate, N. Umeki, A. Nagasaki, and S. Yumura
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 6
  • URL: http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0026200
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fractal dimension analysis and mathematical morphology of structural changes in actin filaments imaged by electron microscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: Kimori, Y., E. Katayama, N. Morone, and T. Kodama
  • 雑誌名: J. Struct. Biol 巻: 176 号: 1 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1016/j.jsb.2011.07.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single restriction enzyme-assisted megaprimer polymerase chain reaction to fuse two DNA sequences on separate cloning vectors (2011)
  • 著者名/発表者名: Umeki, N., Uyeda, T.Q.P.
  • 雑誌名: Anal.Biochem. 巻: 414 号: 2 ページ: 309-311
  • DOI: 10.1016/j.ab.2011.03.023
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stretching actin filaments within cells enhances their affinity for the myosin II motor domain (2011)
  • 著者名/発表者名: Uyeda, T.Q.P., Iwadate, Y., Umeki, N., Nagasaki, A., Yumura, S.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 6 号: 10 ページ: e26200-e26200
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0026200
  • 査読あり
• [雑誌論文] New versatile staining reagents for biological transmission electron microscopy that substitutes for uranyl acetate (2011)
  • 著者名/発表者名: Nakakoshi, M., Nishioka, H., Katayama, E.
  • 雑誌名: J.Electron Microsc. 巻: 60 号: 6 ページ: 401-407
  • DOI: 10.1093/jmicro/dfr084
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single, restriction enzyme-assisted megaprimer PCR to fuse two DNA sequences on separate cloning vectors. (2011)
  • 著者名/発表者名: Uyeda, T.Q.P., Umeki, N.
  • 雑誌名: Analytical Biochemistry 巻: (掲載確定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Actin interaction and regulation of cyclin-dependent kinase 5/P35 complex activity. (2011)
  • 著者名/発表者名: Xu, J., Tsutsumi, K., Tokuraku, K., Estes, K.A., Hisanaga, S., Ikezu, T.
  • 雑誌名: Journal of Neurochemistry 巻: 116 ページ: 192-204
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electron microscopic evidence for the myosin head lever arm mechanism in hydrated myosin filaments using the gas environmental chamber. (2011)
  • 著者名/発表者名: Minoda, H., Okabe, T., Inayoshi, Y., Miyakawa, T., Miyauchi, Y., Tanokura, M., Katayama, E., Wakabayashi, T., Akimoto, T., Sugi, H.
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 405 ページ: 651-656
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural Basis for Actin Assembly, Activation of ATP Hydrolysis, and Delayed Phosphate Release (2010)
  • 著者名/発表者名: Murakami, K., T. Yasunaga, T. Q. P. Noguchi, Y. Gomibuchi, K. X. Ngo, T. Q. P. Uyeda, and T. Wakabayashi
  • 雑誌名: Cell 巻: 143 号: 2 ページ: 275-287
  • DOI: 10.1016/j.cell.2010.09.034
  • 査読あり
• [雑誌論文] Myosin-actin Interaction in Dictyostelium Cells Revealed by GFP-based Strain Sensor and Validated Linear Spectral Unmixing (2010)
  • 著者名/発表者名: Iwai, S., and T. Q. P. Uyeda
  • 雑誌名: Cytometry A 巻: 77 号: 8 ページ: 743-750
  • DOI: 10.1002/cyto.a.20900
  • 査読あり
• [雑誌論文] Screening of novel dominant negative mutant actins using glycine targeted scanning identified G146V actin that cooperatively inhibits cofilin binding (2010)
  • 著者名/発表者名: Noguchi, T. Q. P., R. Toya, H. Ueno, K. Tokuraku, and T. Q. P. Uyeda
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 巻: 396 号: 4 ページ: 1006-1011
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2010.05.047
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dominant negative mutant actins identified in flightless Drosophila can be classified into three classes, including perturbation of the tropomyosin-troponin system (2010)
  • 著者名/発表者名: Noguchi, T. Q. P., Y. Gomibuchi, K. Murakami, H. Ueno, K. Hirose, T. Wakabayashi, and T. Q. P. Uyeda
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 285 号: 7 ページ: 4337-4347
  • DOI: 10.1074/jbc.m109.059881
  • 査読あり
• [雑誌論文] Actin interaction and regulation of cyclin-dependent kinase 5/P35 complex activity (2010)
  • 著者名/発表者名: Xu, J., K. Tsutsumi, K. Tokuraku, K. A. Estes, S. Hisanaga, T. Ikezu
  • 雑誌名: J. Neurochem 巻: 116 号: 2 ページ: 192-204
  • DOI: 10.1111/j.1471-4159.2010.06824.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] One-dimensional Brownian motion of charged nanoparticles along microtubules : a model system for weak binding interactions (2010)
  • 著者名/発表者名: Minoura, I., E. Katayama, K. Sekimoto, and E. Muto
  • 雑誌名: Biophys. J 巻: 98 号: 8 ページ: 1589-1597
  • DOI: 10.1016/j.bpj.2009.12.4323
  • 査読あり
• [雑誌論文] One-dimensional Brownian motion of charged nanoparticles along microtubules : a model system for weak binding interactions. (2010)
  • 著者名/発表者名: Minoura, I., Katayama, E., Sekimoto, K., Muto, E.
  • 雑誌名: Biophysical Journal 巻: 98 ページ: 1589-1597
  • 査読あり
• [雑誌論文] Screening of novel dominant negative mutant actins using glycine targeted scanning identifies G146V actin that cooperatively inhibits cofilin binding (2010)
  • 著者名/発表者名: Noguchi, T.Q.P., Toya, R., Ueno, H., Tokuraku, K., Uyeda, T.Q.P.
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 396 ページ: 1006-1011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stabilization of Anaphase Midzone Microtubules is Regulated by Rho during Cytokinesis in Human Fibrosarcoma Cells (2009)
  • 著者名/発表者名: Kanada, M., A. Nagasaki, and T. Q. P. Uyeda
  • 雑誌名: Exp. Cell Res. 巻: 315 号: 16 ページ: 2705-2714
  • DOI: 10.1016/j.yexcr.2009.06.027
  • 査読あり
• [学会発表] FRET analyses of WT and G146V actin filaments identify a conformational state necessary for myosin motility and cofilin binding (2011)
  • 著者名/発表者名: Noguchi, T. M. Morimatsu, T. Komori, A. Iwane, T. Yanagida, T. Q. P. Uyeda
  • 学会等名: International Symposium "Actin, the cytoskeleton, and the nucleus"
  • 発表場所: National Singapore University, Singapore
  • 年月日: 2011-11-09
• [学会発表] ミオシンHMMとコフィリンのアクチンフィラメントに対する協同的結合は相互排他的である (2011)
  • 著者名/発表者名: 貴嶋紗久、梅木伸久、中嶋潤、野口太郎、徳楽清孝、上田太郎
  • 学会等名: 第一回日本細胞性粘菌学会
  • 発表場所: 大阪大学(大阪府)
  • 年月日: 2011-11-04
• [学会発表] Exclusive binding of myosin and cofilin to F-actin (2011)
  • 著者名/発表者名: Kijima, S., Noguchi, T., Uyeda, T.Q.P., Tokuraku, K.
  • 学会等名: 日本生物物理学会第49回年会
  • 発表場所: 姫路工業大学(兵庫県)
  • 年月日: 2011-09-18
• [学会発表] Stretching actin filaments within cells enhances their affinity for the myosin II motor domain (2011)
  • 著者名/発表者名: Uyeda, T. Q. P., Y. Iwadate, N. Umeki, A. Nagasaki, S. Yumura
  • 学会等名: 日本生物物理学会第49回年会
  • 発表場所: 兵庫県、姫路工業大学
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] Unidirectional conformational changes of actin filaments : possible implications in force generation by myosin (2011)
  • 著者名/発表者名: Kien, N. X., E. Katayama, S. Iwai, M. Suzuki, T. Q. P. Uyeda
  • 学会等名: 日本生物物理学会第49回年会
  • 発表場所: 兵庫県、姫路工業大学
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] Exclusive binding of myosin and cofilin to F-actin (2011)
  • 著者名/発表者名: Kijima, S., T. Noguchi, T. Q. P. Uyeda, K. Tokuraku
  • 学会等名: 日本生物物理学会第49回年会
  • 発表場所: 兵庫県、姫路工業大学
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] Unidirectional conformational changes of actin filaments : possible implications in force generation by myosin (2011)
  • 著者名/発表者名: Kien, N.X., Katayama, E., Iwai, S., Suzuki, M., Uyeda, T.Q.P.
  • 学会等名: 日本生物物理学会第49回年会
  • 発表場所: 姫路工業大学(兵庫県)(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] 優性阻害となるAsp11変異アクチンの解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中嶋潤、梅木伸久、野口太郎、徳楽清孝、長崎晃、上田太郎
  • 学会等名: 2012年生体運動研究合同班会議
  • 発表場所: 筑波大学(茨城県)
  • 年月日: 2011-01-07
• [学会発表] Acto-cofilin融合蛋白質によって誘導される、アクチンフィラメントの協同的構造変化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 梅木伸久、長崎晃、上田太郎
  • 学会等名: 2012年生体運動研究合同班会議
  • 発表場所: 筑波大学(茨城県)
  • 年月日: 2011-01-07
• [学会発表] ミオシンとコフィリンはF-アクチンに対して排他的に結合する (2011)
  • 著者名/発表者名: 貴嶋紗久、梅木伸久、上田太郎、徳楽清孝、長崎晃、野口太郎
  • 学会等名: 2012年生体運動研究合同班会議
  • 発表場所: 筑波大学(茨城県)
  • 年月日: 2011-01-07
• [学会発表] アクチンの生化学的性質へのチロシン143変異の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 五味渕由貴、上田太郎、若林健之
  • 学会等名: 2012年生体運動研究合同班会議
  • 発表場所: 筑波大学(茨城県)
  • 年月日: 2011-01-07
• [学会発表] 力学的刺激部位へのGFP-ミオシンIIS1の局在 (2010)
  • 著者名/発表者名: 上田太郎、岩楯好昭
  • 学会等名: 第13回細胞性粘菌研究会
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 2010-11-20
• [学会発表] Stretched actin filaments in cells have a high affinity for S1 of myosin II (2010)
  • 著者名/発表者名: Uyeda, T. Q. P., Y. Iwadate, S. Yumura, A. Nagasaki
  • 学会等名: International Symposium "Actin, the cytoskeleton, and the nucleus"
  • 発表場所: National Singapore University, Singapore
  • 年月日: 2010-11-09
• [学会発表] FRET analyses of WT and G146V actin filaments identify a conformational state necessary for myosin motility and cofilin binding. (2010)
  • 著者名/発表者名: 野口太郎、森松賢順、小森智貴、岩根敦子、柳田敏雄、上田太郎
  • 学会等名: International Symposium "Actin, the cytoskeleton, and the nucleus"
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2010-11-09
• [学会発表] Stretched actin filaments in cells have a high affinity for S1 of myosin II. (2010)
  • 著者名/発表者名: 上田太郎、岩楯好昭、祐村恵彦、長崎晃
  • 学会等名: International Symposium "Actin, the cytoskeleton, and the nucleus"
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2010-11-09
• [学会発表] Cooperative binding of cofilin to actin filaments observed by fluorescence microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Nakajima, J., N. Umeki, T. Q. P. Uyeda
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 仙台、東北大学
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] The binding of heavy meromyosin to G146V actin mutant that cooperatively inhibits cofilin binding (2010)
  • 著者名/発表者名: Demizu, N., T. Noguchi, T. Q. P. Uyeda, K. Tokuraku
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 仙台、東北大学
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] G146V subunits in actin filaments are predominantly in a flat, slow-O depolymerizing conformation. (2010)
  • 著者名/発表者名: 野口太郎、上田太郎
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] Cooperative binding of cofilin to actin filaments observed by fluorescence microscopy. (2010)
  • 著者名/発表者名: 中嶋潤、梅木伸久、上田太郎
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] The binding of heavy meromyosin to G146V actin mutant that cooperatively inhibits cofilin binding. (2010)
  • 著者名/発表者名: 出水紀行、野口太郎、上田太郎、徳楽清孝
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] G146V MUTANT ACTIN IS DEFECTIVE IN CONFORMATIONAL CHANGES, ACCOMPANIED BY IMPAIRED MOTILITY WITH SKELETAL MYOSIN. (2010)
  • 著者名/発表者名: 野口太郎、森松賢順、小森智貴、伊藤光二、岩根敦子、柳田敏雄、上田太郎
  • 学会等名: 国際シンポジウム「水を主役としたATPエネルギー変換」
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-03-09
• [学会発表] G146V mutant actin is defective in conformational changes, accompanied by impaired motility with skeletal myosin (2010)
  • 著者名/発表者名: Noguchi, T. M. Morimatsu, T. Komori, K. Ito, A. Iwane, T. Yanagida, T. Q. P. Uyeda
  • 学会等名: Biophysical Society 54th Annual Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2010-02-21
• [学会発表] G146V MUTANT ACTIN IS DEFECTIVE IN CONFORMATIONAL CHANGES, ACCOMPANIED BY IMPAIRED MOTILITY WITH SKELETAL MYOSIN. (2010)
  • 著者名/発表者名: 野口太郎、森松賢順、小森智貴、伊藤光二、岩根敦子、柳田敏雄、上田太郎
  • 学会等名: Biophysical Society 54th Annual Meeting
  • 発表場所: サンフランシスコ
  • 年月日: 2010-02-21
• [学会発表] アクチンフィラメントとミオシンIIモータードメインの選択的親和性に依存した新奇ミオシンII局在化機構. (2010)
  • 著者名/発表者名: 上田太郎、祐村恵彦、徳楽清孝、岩楯好昭、長崎晃
  • 学会等名: 2010年生体運動研究合同班会議
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-01-10
• [学会発表] アクチンのG146V変異はミオシン運動とアクチンの構造変化を阻害する. (2010)
  • 著者名/発表者名: 野口太郎、森松賢順、伊藤光二、岩根敦子、柳田敏雄、上田太郎
  • 学会等名: 2010年生体運動研究合同班会議
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-01-10
• [学会発表] Localization of myosin II to the cleavage furrow is driven by multiple mechanisms including direct recognition of specific subsets of actin filaments by the motor domain of myosin II (2009)
  • 著者名/発表者名: Uyeda, T. Q. P., S. Yumura, A. Nagasaki
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2009-12-09
• [学会発表] Localization of myosin II to the cleavage furrow is driven by multiple mechanisms including direct recognition of specific subsets of actin filaments by the motor domain of myosin II. (2009)
  • 著者名/発表者名: 上田太郎、祐村恵彦、長崎晃
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2009-12-09
• [学会発表] Specific subsets of actin filaments in cells have a high affinity for myosin II S1 (2009)
  • 著者名/発表者名: 上田太郎、長崎晃、市原昭、平野隆
  • 学会等名: 第47回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 徳島
  • 年月日: 2009-10-30
• [学会発表] Dictyostelium discoideum変異アクチンとミオシンとの相互作用解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 野口太郎、小森智貴、森松賢順、岩根敦子、柳田敏雄、上田太郎
  • 学会等名: 第12回細胞性粘菌研究会
  • 発表場所: 山口
  • 年月日: 2009-10-10
• [学会発表] アクチンフィラメントとミオシンIIモータードメインの選択的親和性に依存した新奇ミオシンII局在化機構 (2009)
  • 著者名/発表者名: 上田太郎、祐村恵彦、岩楯好昭、長崎晃
  • 学会等名: 第12回細胞性粘菌研究会
  • 発表場所: 山口
  • 年月日: 2009-10-10
• [学会発表] メカノセンサーとしてのアクチンフィラメント? (2009)
  • 著者名/発表者名: 上田太郎、祐村恵彦、長崎晃
  • 学会等名: 第4回細胞運動研究会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2009-09-10
• [学会発表] Actin interaction and regulation of cyclin-dependent kinase 5/p35 complex activity (2009)
  • 著者名/発表者名: J. Xu, K. Tokuraku, L-H Tsai, T. Ikezu
  • 学会等名: Neuroscience
  • 発表場所: Chicago, USA
• [備考]
  • URL: http://staff.aist.go.jp/t-uyeda/HP/CEB8A6F4-E4BC-11DA-9287-000A95B8DB8E/A9D295CE-E035-11DC-A6FB-000A95B8DB8E.html