脊髄動物の初期胚におけるPAR及びaPKCの動態と極性の決定機構

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11152230
• 研究機関: 横浜市立大学
• 研究代表者: 大野 茂男 横浜市立大学, 医学部, 教授 (10142027)
• 研究分担者: 秋本 和憲 横浜市立大学, 医学部, 助手 (70285104)
• キーワード: PKC / ASIP / PAR / 非対称分裂 / 上皮 / ツメガエル / 卵母細胞 / 動物極

研究概要

我々は、ほ乳類のシグナル伝達タンパク質(aPKC)の解析から、線虫のPAR-3タンパク質のほ乳類版、ASIPに行き当たり、これを契機として線虫のaPKCがPAR-3と共同して線虫初期胚の非対称分裂を制御していることを既に証明した。更にaPKCがASIPと共同して上皮細胞の極性を制御していることを見いだした。本研究では、ツメガエル及びマウスの初期発生に注目し、上記遺伝子の胚の極性の決定への関与の有無を明らかにすることを目的とした。まず、ツメガエルの様々なステージの卵母細胞、成熟卵、さらに上皮由来の培養細胞、A6において、aPKC、ASIPが存在することを確認した。また、両者が複合体を構成していることを明らかとした。驚いたことに、成熟未受精卵、さらに初期発生の段階に至るまで、XaPKCとXASIPが、動物極半球に非対称に局在する事が明らかとなった。一方、未成熟の卵母細胞では、両者は卵母細胞全体に分布していた。実際、単離した未成熟の卵母細胞(ステージ6)を試験管内でホルモン処理し、成熟させ、この過程におけるXaPKCとXASIPに分布を解析した。その結果、GVBDに3時間程度遅れて、XaPKCとXASIPの局在が動物極に局在するようになることを確認した。さらに、GFPとの融合タンパク質としたXaPKCのmRNAを試験管内で合成し、これを未成熟卵母細胞に微注入し、ホルモン処理により成熟させることにより、GFPとの融合タンパク質としたXaPKCも、XaPKCと同様、卵母細胞の成熟に伴い、動物局側に局在するようになることを確認した。XaPKCのキナーゼ活性を欠く点変異体では、局在変化が起きない。
現段階では、卵の成熟に伴って、XaPKCとXASIPが動物極半球に局在化する意味、その機構は全く不明である。しかし、両タンパク質の線虫版やほ乳類版が、細胞の極性化に必須の役割を果たしていることを考えると、ツメガエルの卵の極性化に何らかの形で関わっていることが容易に推測される。

研究成果

• [文献書誌] Nakaya, M., Fukui, A., Izumi, Y., Asashima, M. and Ohno, S.: "Meiotic maturation induces animal-vegetal asymmetric distribution of aPKC and ASIP/PAR-3 in Xenopus oocytes"(submitts for publication).
• [文献書誌] Tabuse, Y., Izumi, Y., Piano, F., Kemphues, K. J. , Miwa, J. and Ohno, S.: "Atypical protein kinase C cooperates with PAR-3 to establish embryonic polarity in Caenorhabditis elegans"Development. 125. 3607-3614 (1998)
• [文献書誌] Izumi, Y., Hirose, T., Tamai, Y., Hirai, S-I., Nagashima, Y., Fujimoto, T., Tabuse, Y., Kemphues, K. J. and Ohno, S.: "An atypical PKC directly associates and co-localizes at the epithelial tight junction with ASIP, a mammalian homologue of Caenorhabditis elegans polarity protein PAR-3"J, Cell Biol.. 143. 95-106 (1998)
• [文献書誌] Izumi, Y., Hirata, M., Hasuwa, H., Iwamoto, R., Umata, T., Miyado, K., Tamai, Y., Kurisaki, T., Sehara-Fujisawa, A., Ohno, S. and Mekada, E.: "A metalloprotease-disintegrin, MDC9/meltrin-γ/ADAM9 and PKCδ are involved in TPA-induced ectodomain shedding of membrane-anchored heparin-binding EGF-like growth factor"EMBO J.. 24. 7260-7272 (1998)