細胞運動時のアクチン過渡的複合体ダイナミクスの可視化解析

• 研究領域: 過渡的複合体が関わる生命現象の統合的理解－生理的準安定状態を捉える新技術－
• 研究課題/領域番号: 24121702
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 複合領域
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 水野 健作 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (70128396)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 11,310千円 (直接経費: 8,700千円、間接経費: 2,610千円); 2013年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2012年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
• キーワード: 細胞・組織 / 細胞骨格 / 細胞運動 / アクチン / 蛍光イメージング

研究概要

アクチン骨格はアクチン繊維と多様なアクチン結合蛋白質から構成される過渡的複合体として細胞内に存在しており、この複合体の形成と崩壊の時空間的制御は細胞の運動、形態形成、分裂などに必須である。コフィリンはアクチン脱重合因子として、アクチン過渡的複合体のダイナミクスを制御する重要な因子であり、その活性はLIMキナーゼによるリン酸化とSlingshotによる脱リン酸化により制御される。本研究では、細胞運動時のアクチンダイナミクスの制御機構の解明を目的として研究を行い、以下の成果を得た。
１、可逆的な光活性化蛍光蛋白質Dronpaを用いて、生細胞内の局所におけるG-アクチン濃度の時空間的変化を定量的に測定するsequential FDAP (s-FDAP)法を開発し、増殖因子刺激依存的な細胞内G-アクチン濃度変化を解析し、刺激前の細胞内G-アクチン濃度が、刺激後のアクチン重合度及び仮足伸長度を決定する重要なパラメーターであることを解明した。また、メカニカルストレスによるアクチン骨格の再編成において、G-アクチン濃度の変動が重要な役割を担っていることを明らかにした。
２、新たなBiFCプローブを開発し、LIMキナーゼ阻害剤を探索し、Damnacanthalなど２種の阻害化合物を同定した。Damnacanthalは、LIMキナーゼの阻害を介して、癌細胞の浸潤やマウス樹状細胞の遊走を阻害することを見出した。
３、Slingshotの結合蛋白質をプロテオーム解析により同定し、Slingshot-1S及び-1L アイソフォームに特異的に結合する蛋白質の存在を明らかにした。

現在までの達成度 (区分)

理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Damnacanthal, an effective inhibitor of LIM-kinase, inhibits cell migration and invasion. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ohashi, K.
  • 雑誌名: Mol. Biol. Cell 巻: 25 号: 6 ページ: 828-840
  • DOI: 10.1091/mbc.e13-09-0540
  • 査読あり
• [雑誌論文] Signaling mechanisms and functional roles of cofilinphosphorylation and dephosphorylation. (2013)
  • 著者名/発表者名: Mizuno. K.
  • 雑誌名: Cell. Signal. 巻: 25 号: 2 ページ: 457-469
  • DOI: 10.1016/j.cellsig.2012.11.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] p63RhoGEF-mediated formation of a single polarized lamellipodium is required for chemotactic migration in breast carcinoma cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, A., Hiatari, R., Tsuji, T., Ohashi, K., Mizuno, K.
  • 雑誌名: FEBS Lett 巻: 587 号: 6 ページ: 698-705
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2013.01.043
  • 査読あり
• [雑誌論文] NDR2-mediated Rabin8 phosphorylation is crucial for ciliogenesis by switching binding specificity from phosphatidylserine to Secl5. (2013)
  • 著者名/発表者名: Chiba, S., Amagai, Y., Homma, Y., Fukuda, M., and Mizuno, K.
  • 雑誌名: EMBO J. 巻: 32 号: 6 ページ: 874-885
  • DOI: 10.1038/emboj.2013.32
  • 査読あり
• [雑誌論文] F and G-actin homeostasis regulates mechanosensitive actin nucleation by formins (2013)
  • 著者名/発表者名: Higashida C, Kiuchi T, Akiba Y, Mizuno H, Maruoka M, Narumiya S, Mizuno K, Watanabe N
  • 雑誌名: Nature Cell Biol 巻: 15(4) 号: 4 ページ: 395-405
  • DOI: 10.1038/ncb2693
  • 査読あり
• [雑誌論文] CaMKIIβ-mediated LIM-kinase activation plays a crucial role in BDNF-induced neuritogenesis (2013)
  • 著者名/発表者名: Saito, A., Miyajima, K., Akatsuka, J., Kondo, H., Mashiko, T., Kiuchi, T., Ohashi, K.,Mizuno, K.
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: (in press) 号: 7 ページ: 533-543
  • DOI: 10.1111/gtc.12054
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coactosin accelerates cell dynamism by promoting actin polymerization. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hou, X., Katahira, T., Ohashi, K., Mizuno, K., Sugiyama, S, and Nakamura, H.
  • 雑誌名: Dev. Biol. 巻: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] beta-arrestin-dependent regulation of the cofilin pathway is required for the scavenging activity of the atypical chemokine receptor D6. (2013)
  • 著者名/発表者名: Borroni, E. M., Cancellieri, C., Vacchini, A., Benureau, Y., Lagane, B., Bachelerie, F., Arenzana-Seisdedos, F., Mizuno, K., Mantovani, A., Bonecchi, R., and Locati, M.
  • 雑誌名: Sci. Signal. 巻: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cytochalasin D acts as an inhibitor of the actin-cofilin interaction. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuyasu Shoji
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 巻: 424 号: 1 ページ: 52-57
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2012.06.063
  • 査読あり
• [雑誌論文] Furry Protein Promotes Aurora A-mediated Polo-like Kinase 1 Activation (2012)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, M., Chiba, S., Ohashi, K., Mizuno, K.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem 巻: 287 号: 33 ページ: 27670-27681
  • DOI: 10.1074/jbc.m112.378968
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel PKCa-mediated phosphorylation site(s) on cofilin and their potential role in terminating histamine release. (2012)
  • 著者名/発表者名: Sakuma, M., Shirai, Y., Yoshino, K., Kuramasu, M., Nakamura, T., Yanagita, T., Mizuno. K.. Hide, I., Nakata, Y., and Saito, N.
  • 雑誌名: Mol. Biol. Cell 巻: 23 号: 18 ページ: 3707-3721
  • DOI: 10.1091/mbc.e12-01-0053
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cancer susceptibility and embryonic lethality in Mobla/lb double-mutant mice. (2012)
  • 著者名/発表者名: Nishio M.
  • 雑誌名: J Clin Invest. 巻: 122 号: 12 ページ: 4505-4518
  • DOI: 10.1172/jci63735
  • 査読あり
• [学会発表] Identification of Rho-GEFs involved in mechano-biological responses of vascular endothelial cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ohashi K., Abiko H., Kondo H., Fujiwara S., Mashiko K., Sakamoto N., Sato M., and Mizuno K.
  • 学会等名: International Symposium on Biomedical Engineering Interface
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2013-03-14
• [学会発表] メカノセンシングに関与するRho-GEFとして同定したSOLO の機能解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤原佐知子、近藤洋志、増子寿弥、安彦日和、大橋一正、水野健作
  • 学会等名: 日本生化学会東北支部第79回例会
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] 乳がん組織の極性移動にはp63RhoGEFによるラメリポディア形成の極性化が必要である (2013)
  • 著者名/発表者名: 大橋一正、林文、日當竜一、辻拓史、水野健作
  • 学会等名: 第65回日本細胞生物学会大会
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] Farp1 is involved in ECM stiffness-induced transformation of mammary epithelial cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kaji, N., Takahashi, S., Kayaba, A., Ohashi, K., and Mizuno, K.
  • 学会等名: 第65回日本細胞生物学会大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 招待講演
• [学会発表] 細胞の力覚応答に関与するRho-GEFの同定と機能 (2013)
  • 著者名/発表者名: 水野健作、安彦日和、藤原佐知子、梶紀子、大橋一正
  • 学会等名: 第86回日本生化学会大会
  • 発表場所: 横浜
  • 招待講演
• [学会発表] 細胞の力覚応答に関わるRho-GEF として同定したSolo の機能解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤原 佐知子、増子 寿弥、近藤 洋志、安彦 日和、佐藤 正明、大橋 一正、水野 健作
  • 学会等名: 第３６回日本分子生物学会
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] 細胞外基質の硬さ依存的な乳腺上皮細胞の形質転換におけるFarp1の機能 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高橋 将太、大橋 一正、北谷 佳那恵、直塚 萌、佐藤 圭一、阿部 彰子、萱場 敦子、梶 紀子、水野 健作
  • 学会等名: 第３６回日本分子生物学会
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] DblファミリーRho-GEFであるCDEPは乳腺上皮細胞の細胞外マトリックスの硬さ依存的な形質転換に関与する (2012)
  • 著者名/発表者名: 高橋将太、大橋一正、北谷佳那恵、直塚萌、佐藤圭一、阿部彰子、萱場敦子、梶紀子、水野健作
  • 学会等名: 第８５回日本生化学会大会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2012-12-14
• [学会発表] The Regulation of the Organ Morphology Via Cytoskeletal Remodeoing. (2012)
  • 著者名/発表者名: Ritsuko Morita, Miho Kihira, Yousuke Nakatsu, Youhei Nomoto, Miho Ogawa, Kazumasa Ohashi, Kensaku Mizuno, Takahashi Tsuji
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2012-12-11
• [学会発表] Identification of Rho-GEFs Involved in Cyclic Stretch-induced Mechanosensing of Vascular Endothelial Cells. (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Kondo, Kazumasa Ohashi, Hiyori Abiko, Ryuichi Hiatari, Naoya Sakamoto, Masaaki Sato, Kensaku Mizuno
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2012-12-11
• [学会発表] Identification of Rho-GEFs involved in mechanosensing of vascular endothelial cells. (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Kondo, Kazumasa Ohashi, Hiyori Abiko, Ryuichi Hiatari, Naoya Sakamoto, Masaaki Sato,Kensaku Mizuno
  • 学会等名: 第45回日本発生生物学会・第64回日本細胞生物学会合同大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2012-05-28
• [学会発表] アクチン過渡的複合体形成のダイナミクスと細胞運動 (2012)
  • 著者名/発表者名: 水野健作
  • 学会等名: 第１２回日本蛋白質科学会年会、ワークショップ「過渡的複合体が関わる生命現象の統合的理解」
  • 発表場所: 名古屋
  • 招待講演
• [備考] 東北大学 大学院生命科学研究科 情報伝達分子解析分野 水野研究室
  • URL: http://www.biology.tohoku.ac.jp/lab-www/mizuno_lab/
• [備考] 東北大学 大学院生命科学研究科 情報伝達分子解析分野 水野研究室
  • URL: http://www.biology.tohoku.ac.jp/lab-www/mizuno_lab/