蛋白質の選別輸送における低分子量GTP結合蛋白質の機能と作用機構

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04259218
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 佐々木 卓也 神戸大学, 医学部, 助手 (40241278)
• 研究分担者: 貝淵 弘三 神戸大学, 医学部, 助教授 (00169377) ; 高井 義美 神戸大学, 医学部, 教授 (60093514)
• キーワード: 低分子量GTP結合蛋白質 / smp p25A / rab3A p25 / 細胞内小胞輸送 / regulated secretion / rabphilin / アクティブゾーン / シナプトタグミン

研究概要

低分子量GTP結合蛋白質(G蛋白質)の中でもrabファミリーが細胞内小胞輸送の制御に関与していることが決定的になっている。作年度までに私共は、rabアァミリーに属するrab3A p25が細胞内小胞輸送のなかでも神経伝達物質の放出反応や膵外分泌反応などのregulated secretionの制御に関与していることを明らかにしつつある。そこで本年度は、rab3A p25がに特に多く存在する前シナプスにおいて、rab3A p25の細胞内分布を解析した。rab3A p25は前シナプス膜の電位依存性Ca^<2+>チャネルが局在するアクティブゾーンとその近傍のシナプス小胞膜に濃縮されていた。このシナプス内分布より、rab3A p25はシナプス小胞をアクティブゾーンヘトランスロケートさせる機構に関与していると考えられる。次に、rab3A p25の細胞内小胞輸送における作用機構について解析を行った。rab3A p25にはGDP結合型の不活性型とGTP結合型の活性型が存在し、GTP結合型がその標的蛋白質に作用してその機能を遂行すると考えられる。私共は、GTP結合型のrab3A p25と特異的に結合する標的蛋白質(rabphilin)を見出し、そのcDNAをクローニングして一次構造を決定した。rabphilinは神経組織および副腎髄質に発現していたが、肺や肝などの他の組識ではその存在を検出することができなかった。また、rabphilinはシナプス小胞とシナプス膜との融合を促進して神経伝達物質の放出反応を制御しているシナプトタグミンと類似した構造を有していた。したがって、rab3A p25はrabphilinを介してシナプス小胞をアクティブゾーンへトランスロケーションさせると共に、シナプス小胞とシナプス膜との融合を制御している可能性がある。以上の結果を得たことにより、本年度の研究計画はほぼ達成できたと考えられる。

研究成果

• [文献書誌] Shirataki,H.: "Rabphilin-3A,a putative target protein for smg p25A/rab3A p25 small GTP-binding protein related to synaptotagmin." Mol.Call.Biol.in press. (1993)
• [文献書誌] Regazzi,R.: "The small GTP-binding proteins in the cytosol of insulin-secreting cells are complexed to GDP dissociation inhibitor proteins." J.Biol.Chem.267. 17512-17519 (1992)
• [文献書誌] Shiraki,H.: "A possible target protein for smg-25A/rab3A small GTP-binding protein." J.Biol.Chem.267. 10946-10949 (1992)
• [文献書誌] Musha,T.: "The geranylgeranyl moiety but not the methyl moieth of the sma-25A/rab3A protein is essential for the interactions with membrane and its inhibitory GDP/GTP exchange protein." J.Biol.Chem.267. 9821-9825 (1992)
• [文献書誌] Mizoguchi,A.: "Localization of smg p25A/rab3A p25,a small GTP-binding protein, at the active zone of the rat neuromuscular junction." Biochem.Biophys.Res.Commun.186. 1345-1352 (1992)
• [文献書誌] Regazzi,R.: "Characterization of small-molecular-mass guanine-nucleotide-binding regulatory proteins in insulin-secreting cells and PC12 cells." Eur.J.Biochem.208. 729-737 (1992)