低分子量G蛋白質の活性制御機構と作用機構

1999 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 10044285
• 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: 医化学一般
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 高井 義美 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (60093514)
• 研究分担者: 的崎 尚 大阪大学, 医学系研究科, 助手 (80252782) ; 中西 宏之 大阪大学, 医学系研究科, 助手 (80314318) ; 佐々木 卓也 大阪大学, 医学系研究科, 助教授 (40241278) ; SHIRATAKI Hiromichi Graduate School of Medicine, Osaka University Assistant Professor (Present/Dokkyo University School of Medicine, Professor) (90249962) ; TANAKA Kazuma Graduate School of Medicine, Osaka University Associate Professor (Present/Hokkaido University, Professor) (60188290)
• 研究期間 (年度): 1998 – 1999
• キーワード: 低分子量G蛋白質 / Rho / Rab / Rab3A / Rabphilin-3A / Rabphilin-11 / BNI1 / Frabin

研究概要

現在、低分子量G蛋白質は、種々の重要な細胞機能を制御していることが明らかになっており、その活性化機構と作用機構を分子レベルで解明することが、医学・生物学領域において重要な課題となっている。本研究において、私共は、RabとRho低分子量G蛋白質の活性化機構と作用機構について解析を行い、以下の成果を得た。
1.Rab3Aの活性化機構:Rab3Aの活性制御蛋白質Rab3 GEPとRab3 GAP、Rab GDIが、Rab3Aの活性制御を介して神経伝達物質の放出を制御していることを明らかにした。特に、Rab GDIについては、神経特異的に発現するアイソフォームRab GDIαのノックアウトマウスを作製し、このマウスの解析から、Rab GDIαは、Rab3Aを不活性型に維持し、Rab3Aによるシナプス小胞輸送の過度の促進を抑制して神経の過度の興奮を抑える作用を有することを明らかにした。
2.Rab3AおよびRab11の作用機構:ヤリイカの巨大シナプスの系により、Rab3Aの標的蛋白質Rabphilin-3Aが神経伝達物質の放出を制御していることを明らかにした。また、Rab11の標的蛋白質であるRabphilin-11を見い出し、Rab11-Rabphilin-11系が小胞のリサイクリングの制御を介して細胞運動に関与することを示した。
3.Rhoの活性化機構:Rhoが時間的・空間的にOn/Offとなり、ストレスファイバーや接着斑の形成を介して細胞運動を制御していることを明らかにした。さらに、チロシンホスファターゼSHP-2が、Rhoの活性化を制御し、細胞運動の制御に関与していることを明らかにした。また、Cdc42の活性制御蛋白質FrabinとCdc42を介する系が細胞運動の最も上流に位置する可能性を示した。
4.Rhoの作用機構:動物細胞において、出芽酵母のRhoの標的蛋白質BNI1のカウンターパートであるmDiaと今一つのRhoの標的蛋白質であるROCKの機能を検討し、Rhoによるアクチン細胞骨格の再編成には、両者の協調的な作用が重要であることを明らかにした。
海外研究分担者との共同研究という形で論文は発表できなかったが、彼等との研究打ち合わせや直接の研究技術指導により、本研究は、2年間の研究期間において上記のように予想以上に進展し、当初の目的はほぼ達成できた。

研究成果

• [文献書誌] Ohya, T.: "Involvement of Rabphilin3 in endocytosis through interaction with Rabaptins"J. Biol. Chem.. 273・1. 613-617 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Obaishi, H.: "Frabin, a novel FGD1-related actin filament-binding protein capable of changing cell shape and activating c-Jun N-terminal kinase"J. Biol. Chem.. 273・30. 18697-18700 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Nagano, F.: "Molecular cloning and characterization of the noncatalytic subunit of the Rab3 subfamily-specific GTPase-activating protein"J. Biol. Chem.. 273・38. 24781-24785 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Nagano, F.: "Interaction of Doc2 with tctex-1, a light chain of cytoplasmic dynein-Implication in dynein-dependent vesicle transport"J. Biol. Chem.. 273・46. 30065-30068 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Oishi, H.: "Localization of the Rab3 small G protein regulators in nerve terminals and their involvement in Ca^<2+> -dependent exocytosis"J. Biol. Chem.. 273・51. 34580-34585 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Ohtsuka, T.: "Nexilin-A novel actin filament- binding protein localized at cell-matrix adherens junction"J. Cell. Biol.. 143・5. 1227-1238 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Fujita, Y.: "Tomosyn : A syntaxin-1-binding protein which forms a novel complex in the neurotransmitter release process"Neuron. 20・5. 905-915 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Mochida, S.: "Role of the Doc2α-Munc13-1 interaction in the neurotransmitter release process"Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 95・19. 11418-11422 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Fujiwara, T.: "Rho1p-Bni1p-Spa2p interactions - Implication in localization of Bni1p at the bud site and regulation of the actin cytoskeleton in Saccharomyces cerevisiae"Mol. Biol. Cell.. 9・5. 1221-1223 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Imamura, H.: "Rho and Rab small G proteins coordinately reorganize stress fibers and focal adhesions in MDCK cells"Mol. Biol. Cell.. 9・9. 2561-2575 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Burns, M. E.: "Rabphilin-3A-A multifunctional regulator of synaptic vesicle traffic"J. Gen. Physiol.. 111・2. 243-255 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Umikawa, M.: "Association of frabin with the actin ytoskeleton is essential for microspike formation through activation of Cdc42 small G protein"J. Biol. Chem.. 274・36. 25197-25200 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Mammoto, A.: "Rab11BP/Rabphilin-11 - A downstream target of rabil small G protein implicated in vesicle recycling"J. Biol. Chem.. 274・36. 25517-25524 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Mandai, K.: "Ponsin/SH3P12 : An 1-afadin- and vinculin-binding protein localized at cell-cell and cell-matrix adherens junctions"J. Cell. Biol.. 144・5. 1001-1017 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Takahashi, K.: "Nectin/PRR : An immunoglobulin-like cell adhesion molecule recruited to cadherin-based adherens junctions through interaction with afadin, a PDZ domain-containing protein"J. Cell. Biol.. 145・3. 539-549 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Ikeda, W.: "Afadin : a key molecule essential for structural organization of cell-cell junctions of polarized epithelia during embryogenesis"J. Cell. Biol.. 146・5. 1117-1132 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Nakano, K.: "Distinct actions and coorporative roles of ROCK and mDia in Rho small G protein-induced reorganization of the actin cytoskeleton in MDCK cells"Mol. Biol. Cell.. 10・8. 2481-2491 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Fujiwara, T.: "Bnilp regulates microtubule-dependent nuclear migration through the actin cytoskeleton in Saccharomyces cerevisiae"Mol. Biol. Cell.. 19・12. 8016-8027 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Ohya, T.: "Involvement of Rabphilin3 in endocytosis through interaction with Rabaptin5."J. Biol. Chem.. 273. 613-617 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Obaishi, H.: "Frabin, a novel FGD1-related actin filament-binding protein capable of changing cell shape and activating c-Jun N-terminal kinase."J. Biol. Chem.. 273. 18697-18700 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Nagano, F.: "Molecular cloning and characterization of the noncatalytic subunit of the Rab3 subfamily-specific GTPase-activating protein."J. Biol. Chem.. 273. 24781-24785 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Nagano, F.: "Interaction of Doc2 with tctex-1, a light chain of cytoplasmic dynein - Implication in dynein-dependent vesicle transport."J. Biol. Chem.. 273. 30065-30068 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Oishi, H.: "Localization of the Rab3 small G protein regulators in nerve terminals and their involvement in CaィイD12+ィエD1-dependent exocytosis."J. Biol. Chem.. 273. 34580-34585 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Ohtsuka, T.: "Nexilin - A novel actin filament-binding protein localized at cell-matrix adherens junction."J. Cell Biol.. 143. 1227-1238 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Fujita, Y.: "Tomosyn : A syntaxin-1-binding protein that forms a novel complex in the neurotransmitter release process."Neuron. 20. 905-915 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Mochida, S.: "Role of the Doc2α-Muncl3-1 interaction in the neurotransmitter release process."Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 95. 11418-11422 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Fujiwara, T.: "Rholp-Bnilp-Spa2p interactions - Implication in localization of Bnilp at the bud site and regulation of the actin cytoskeleton in Saccharomyces cerevisiae."Mol. Biol. Cell. 9. 1221-1223 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Imamura, H.: "Rho and Rab small G proteins coordinately reorganize stress fibers and focal adhesions in MDCK cells."Mol. Biol. Cell. 9. 2561-2575 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Burns, M. E.: "Rabphilin-3A-A multifunctional regulator of synaptic vesicle traffic."J. Gen. Physiol.. 111. 243-255 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Umikawa, M.: "Association of frabin with the actin cytoskeleton is essential for microspike formation through activation of Cdc42 small G protein."J. Biol. Chem.. 274. 25197-25200 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Mammoto, A.: "RabllBP/Rabphilin-11 - A downstream target of rabll small G protein implicated in vesicle recycling."J. Biol. Chem.. 274. 25517-25524 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Mandai, K.: "Ponsin/SH3P12 : An 1-afadin- and vinculin-binding protein localized at cell-cell and cell-matrix adherens junctions."J. Cell Biol.. 144. 1001-1017 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Takahashi, K.: "Nectin/PRR : An immunoglobulin-like cell adhesion molecule recruited to cadherin-based adherens junctions through interaction with afadin, a PDZ domain-containing protein."J. Cell Biol.. 145. 539-549 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Ikeda, W.: "Afadin : a key molecule essential for structural organization of cell-cell junctions of polarized epithelia during embryogenesis."J. Cell Biol.. 146. 1117-1132 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Nakano, K.: "Distinct actions and cooperative roles of ROCK and mDia in Rho small G protein-induced reorganization of the actin cytoskeleton in MDCK cells."Mol. Biol. Cell. 10. 2481-2491 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Fujiwara, T.: "Bnilp regulates microtubule-dependent nuclear migration through the actin cytoskeleton in Saccharomyces cerevisiae."Mol. Cell. Biol.. 19. 8016-8027 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より