筋と神経細胞におけるアクチンのダイナミックスとADF及びコフィリンの役割

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05044122
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 大日方 昂 千葉大学, 理学部, 教授 (40012413)
• 研究分担者: 阿部 洋志 千葉大学, 理学部, 助手 (00222662) ; JAMES R Bamb Colorado State Univ, Dept of Biochem., 教授
• キーワード: Cofilin / ADF / Actin-binding proteins / Actin / Cytoskeleton / Muscle cell / Nerve cell / Myofibrillogenesis

研究概要

筋と神経細胞をモデル系としてADFとコフィリンによるアクチン細胞骨格系の動的制御について研究し、以下の成果をあげた。
1.筋型コフィリンの発見と構造決定
マウスの筋で主に発現する新しいタイプのコフィリンを発見、cDNAをクローニングし、全構造を決定した。既知の非筋型コフィリンとのアミノ酸配列の相同性は約70%で基本的な機能ドメインを共有した。なおニワトリでは筋、非筋に共通の1種のコフィリンのみ検出された。
2.コフィリン、ADF分子の機能ドメイン
コフィリンのアクチンおよびPIP2結合部位は104〜128アミノ酸にあるとされる。今回この部位を欠くミュータントコフィリンを遺伝子操作により作成して調べた結果、新たなアクチン結合部位が見いだされた。
3.コフィリンとADFの細胞内における振舞い
DMSO処理や熱ショックを受けた細胞ではコフィリンが核内移行し、ロッド構造をつくることが既に知られる。本研究で、ADFも同様な振る舞いをすること、またADFは神経軸策内を移動し、神経末端で濃縮されてしばしばアクチン/ADFロッドをつくること、またコフィリンは細胞質分裂の際、分裂溝に濃縮されることを見いだした。
4.ADF、コフィリンのリン酸化による制御
ADFはリン酸化により機能活性が低下すること、筋成長につれリン酸化ADFが増すことを明らかにした。コフィリンもリン酸化によりアクチン繊維への結合能が低下することを見いだした。

研究成果

• [文献書誌] Abe,Hiroshi: "Cytoplasmic localization and nuclear transport of cofilin in cultured myotuves." Exp.Cell Res.206. 1-10 (1993)
• [文献書誌] Shinagawa,Yoko: "Increased oxpression of cofilin in denervated chicken skeletal muscle." Zool.Sci.10. 611-618 (1993)
• [文献書誌] Hayakawa,Kimihide: "Increased expression of cofilin in dystrophic chicken and mouse skeletal muscles." J.Biochem.114. 582-589 (1993)
• [文献書誌] Ono,Shoichiro: "Characterization of a novel cofilin isoform which is predominantly expressed in mammalian skeletal muscle." J.Biol.Chem.(in press). (1994)
• [文献書誌] Nagaoka,Rie: "Effects of cofilin on actin filamentous structures in cultured muscle cells:Intracellular regulation of the cofilin action." J.Cell Biol.(Submitted). (1994)
• [文献書誌] Morgan,T.E.: "Isolation and characterization of regulated form of actin depolymerizing factor" J.Cell Biol.122. 623-633 (1993)
• [文献書誌] Hayden,S.M.: "Analysis of the interaction of actin depolymerizing factor with G-and F-actin." Biochemistry. 32. 9944-10004 (1993)
• [文献書誌] Jensen,J.R.: "Reversible DMSO-induced translocation of actin and actin depolymerizing factorfrom growth cones to the nuclei of cultured hippocampal neurons." J.Newroscience. (Submitted).
• [文献書誌] Nagaoka,Rie: "Condensation of cofilin,a small actin-binding protein,at the cleavage furrow during cytokinesis." FEBS Lett. (Submitted). (1994)