新奇Ｇサイクルの起動制御に関わる構造生物学的解析

• 研究領域: 細胞シグナリング複合体によるシグナル検知・伝達・応答の構造的基礎
• 研究課題/領域番号: 25121706
• 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: 生物系
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 堅田 利明 東京大学, 薬学研究科(研究院), 教授 (10088859)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円); 2014年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2013年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
• キーワード: シグナル伝達 / 生体分子 / Ｇタンパク質 / Ｇサイクル / Ｇ蛋白質

研究実績の概要

本新学術領域研究では、新奇低分子量Ｇ蛋白質群の中で、従来の刺激依存性GDP-GTP交換によるコンホメーション転換には依らないGTP結合待機型Ｇ蛋白質及び既知のＧドメインに加えて別の機能領域も有するユニークな構造のマルチ・ドメイン型Ｇ蛋白質について、生化学、分子生物学、細胞生物学的な研究を進め、解析が可能となったＧ蛋白質とそれらの複合体については構造生物学的な評価と考察も加えた。
１．Di-Rasは、従来型Rasメンバー（H、K-Rasなど）とは異なり、その大部分がSmgGDSとヘテロ二量体を形成して細胞質に存在し、SmGDSとの結合によってDi-Rasのグアニンヌクレオチド結合能が低下することを見出したが、さらに細胞膜に存在するDi-Rasについても生化学性状解析を進め、その一部が他のタンパク質と複合体を形成していることを見出した。
２．リソソームに局在するArl8は、その多くがGTP結合型（活性化型）として細胞膜に結合しており、界面活性剤によって生体組織から可溶化したGTP-Arl8は、そのN末端の疎水的性状から多くのタンパク質に非特異的に結合してしまうため、精製に困難を極めていた。しかし、GTPを解離させてGDP結合型へと転換して細胞膜から遊離させる方法を考案し、カラムクロマトグラフィーによる精製と可能とした。また、この精製法は、他の多くのGTP結合型Ｇ蛋白質にも有用であると考えられた。
３．ヘテロ二量体Ｇ蛋白質のRagについては、ヒトRagA/Bオルソログである線虫RAGA-1の恒常活性化体を神経前駆細胞に隣接する表皮で過剰発現すると、mTORC1活性依存的に神経前駆細胞を活性化させること、さらに、神経前駆細胞の活性化において、インスリン経路の構成遺伝子であるptenやfoxoが、線虫Ragと遺伝学的相互作用を示すことを見出した。

現在までの達成度 (段落)

26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

26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] 栄養状態による細胞休眠の遺伝学的制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 福山 征光
  • 雑誌名: 生化学 巻: 87 号: 1 ページ: 129-132
  • DOI: 10.14952/SEIKAGAKU.2015.870129
  • NAID: 40020383751
  • ISSN: 0037-1017
  • 年月日: 2015-02-25
  • 査読あり
• [雑誌論文] The C. elegans hypodermis couples progenitor cell quiescence to the dietary state. (2015)
  • 著者名/発表者名: Fukuyama M, Kontani K, Katada T, Rougvie AE.
  • 雑誌名: Current Biology 巻: 印刷中 号: 9 ページ: 1241-1248
  • DOI: 10.1016/j.cub.2015.03.016
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Concentration of Sec12 at ER exit sites via interaction with cTAGE5 is required for collagen export. (2014)
  • 著者名/発表者名: Saito K, Yamashiro K, Shimazu N, Tanabe T, Kontani K, Katada T.
  • 雑誌名: Journal of Cell Biology 巻: 206 (6) 号: 6 ページ: 751-762
  • DOI: 10.1083/jcb.201312062
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Arf-like GTPaseによる膜オルガネラ動態の制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 紺谷 圏二
  • 雑誌名: 生化学 巻: 86 (1) ページ: 98-102
• [雑誌論文] 幹・前駆細胞の栄養応答とその分子機構の最前線：インスリン経路とマイクロRNAの関与 (2014)
  • 著者名/発表者名: 福山 征光
  • 雑誌名: ファルマシア 巻: 50 (6) ページ: 512-516
  • 査読あり
• [雑誌論文] Active transport and diffusion barriers restrict Joubert Syndrome-associated ARL13B/ARL-13 to an Inv-like ciliary membrane subdomain. (2013)
  • 著者名/発表者名: Cevik S, Sanders AA, Van Wijk E, Boldt K, Clarke L, van Reeuwijk J, Hori Y, Horn N, Hetterschijt L, Wdowicz A, Mullins A, Kida K, Kaplan OI, van Beersum SE, Man Wu K, Letteboer SJ, Mans DA, Katada T, Kontani K, Ueffing M, Roepman R, Kremer H, Blacque OE.
  • 雑誌名: PLoS Genet. 巻: 9 号: 12 ページ: e1003977-e1003977
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1003977
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Genetically encoded calcium indicator illuminates calcium dynamics in primary cilia. (2013)
  • 著者名/発表者名: Su S, Phua SC, DeRose R, Chiba S, Narita K, Kalugin PN, Katada T, Kontani K, Takeda S, Inoue T.
  • 雑誌名: Nat. Methods 巻: 10 号: 11 ページ: 1105-1107
  • DOI: 10.1038/nmeth.2647
  • 査読あり
• [雑誌論文] The microRNA miR-235 couples blast cell quiescence to the nutritional state. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kasuga H, Fukuyama M, Kitazawa A, Kontani K. Katada T.
  • 雑誌名: Nature 巻: 497 号: 7450 ページ: 503-506
  • DOI: 10.1038/nature12117
  • 査読あり
• [雑誌論文] rl8/ARL-8 functions in apoptotic cell removal by mediating phagolysosome formation in C. elegans. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sasaki A, Nakae I, Nagasawa M, Hashimoto K, Abe F, Saito K, Fukuyama M, Gengyo-Ando K, Mitani S, Katada T, Kontani K.
  • 雑誌名: Mol. Biol. Cell 巻: 24 号: 10 ページ: 1584-1592
  • DOI: 10.1091/mbc.e12-08-0628
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 細胞のシグナル伝達系に介在する諸種のＧ蛋白質：Giの発見からＧ蛋白質が果たす役割の拡大に向けて (2015)
  • 著者名/発表者名: 堅田 利明．
  • 学会等名: 第183回 横浜市立大学医学会 講演会
  • 発表場所: 横浜市立大学（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2015-02-19
  • 招待講演
• [学会発表] The hedgehog-patched-related signaling couples reactivation of neural progenitors to the nutritional state in C. elegans. (2014)
  • 著者名/発表者名: 粂 優彦, 福山 征光, 紺谷 圏二, 堅田 利明.
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2014-11-27
• [学会発表] 肝線維化におけるコラーゲン分泌機構の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 福島 槙一、前田 深春、齋藤 康太、堅田 利明.
  • 学会等名: 第87回日本生化学会大会
  • 発表場所: 国立京都国際会館・グランドプリンスホテル京都(京都府・京都市)
  • 年月日: 2014-10-18
• [学会発表] 低分子量Gタンパク質DiRas2のSmgGDSによる動態調節機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 江上 幸子、荻田 佳孝、紺谷 圏二、堅田 利明.
  • 学会等名: 日本薬学会生物系薬学部会・ファーマバイオフォーラム2014
  • 発表場所: 富山国際会議場（富山県・富山市）
  • 年月日: 2014-09-21
• [学会発表] 食餌環境に応答した線虫の神経前駆細胞の活性化調節機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 粂 優彦、 福山 征光、 紺谷 圏二、 堅田 利明.
  • 学会等名: 日本薬学会生物系薬学部会・ファーマバイオフォーラム2014
  • 発表場所: 富山国際会議場（富山県・富山市）
  • 年月日: 2014-09-21
• [学会発表] 線虫における発育プログラムの栄養応答機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 福山 征光.
  • 学会等名: 第85回日本動物学会
  • 発表場所: 東北大学（宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2014-09-12
  • 招待講演
• [学会発表] 肝星細胞活性化に伴う分泌動態変化の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 齋藤 康太、福島 槙一、前田 深春、堅田 利明.
  • 学会等名: 第22回肝細胞研究会
  • 発表場所: 東京医科歯科大学 (東京都・文京区)
  • 年月日: 2014-06-28
• [学会発表] 線虫を用いた幹・前駆細胞の栄養応答制御機構の研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 福山 征光、春日 秀文、北澤 文、粂 優彦、小川 拓也、紺谷 圏二、堅田 利明.
  • 学会等名: 第１３回生命科学研究会
  • 発表場所: ＪＲタワーホテル日航札幌（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2014-06-21
• [学会発表] 新奇Ｇサイクルの起動制御に関わる構造生物学的解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 堅田 利明、齋藤 康太．
  • 学会等名: 新学術領域研究「構造細胞生物学」班会議
  • 発表場所: ルスツリゾートホテル（北海道・虻田郡留寿都村）
  • 年月日: 2014-06-14
• [学会発表] 生理的および肝線維化時におけるコラーゲン分泌機構の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 齋藤 康太、福島 槙一、篠原 健太郎、田辺 共哉、平塚 允乃、前田 深春、堅田 利明.
  • 学会等名: 第66回日本細胞生物学会大会
  • 発表場所: 奈良新公会堂、東大寺総合文化センター(奈良県・奈良市)
  • 年月日: 2014-06-11
• [学会発表] ARL8 mediates phagolysosome formation for apoptotic cell clearance in C. elegans.
  • 著者名/発表者名: Kontani K, Sasaki A, Hashimoto K, Gengyo-Ando K, Mitani S, Katada T.
  • 学会等名: FASEB Summer Research Conferences: ARF and Rab family G Proteins.
  • 発表場所: Snowmass, U.S.A.
  • 招待講演
• [学会発表] The tight regulation of Sar1 GTPase cycle is necessary for collagen secretion.
  • 著者名/発表者名: Saito K, Yamashiro K, Shimazu N, Tanabe T, Katada T.
  • 学会等名: Gordon Research Conferences, Molecular Membrane Biology.
  • 発表場所: Andover, U.S.A.
• [学会発表] C. elegans Rag genes are involved in endosome / lysosome biogenesis in a TORC1-independent fashion.
  • 著者名/発表者名: Iki K, Ito Y, Shimomura Y, Kajiho H, Fukuyama M, Kontani K, Katada T.
  • 学会等名: 19th International C. elegans Meeting.
  • 発表場所: Los Angeles, U.S.A.
• [学会発表] リソソームへの物質輸送に介在する低分子量Gタンパク質ARL8
  • 著者名/発表者名: 紺谷圏二
  • 学会等名: 細胞内ロジスティクス・シンポジウム
  • 発表場所: 淡路夢舞台国際会議場（兵庫県・淡路市）
• [学会発表] 小胞体からのコラーゲン分泌機構の解明
  • 著者名/発表者名: 齋藤康太、堅田利明.
  • 学会等名: 細胞内ロジスティクス・シンポジウム
  • 発表場所: 淡路夢舞台国際会議場（兵庫県・淡路市）
• [学会発表] リソソームへの物質輸送に介在する低分子量Gタンパク質ARL8
  • 著者名/発表者名: 紺谷圏二、佐々木文佳、堅田利明.
  • 学会等名: 第8回トランスポーター研究会
  • 発表場所: 熊本大学（熊本県・熊本市）
  • 招待講演
• [備考] 東京大学・大学院薬学系研究科 生理化学教室ホームページ
  • URL: http://www.f.u-tokyo.ac.jp/~seiri/
• [備考] 東京大学・大学院薬学系研究科 生理化学教室ホームページ
  • URL: http://www.f.u-tokyo.ac.jp/~seiri/