細胞情報伝達における細胞骨格微小管系の新しい機能と作用分子機構の解明

2001 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 12670118
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 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: 札幌医科大学
• 研究代表者: 八田 慎一 札幌医科大学, 医学部, 助教授 (60094223)
• 研究分担者: 堀尾 嘉幸 札幌医科大学, 医学部, 教授 (30181530)
• 研究期間 (年度): 2000 – 2001
• キーワード: 細胞骨格微小管系 / G蛋白質共役型受容体キナーゼ / リン酸化反応 / NG108-15細胞 / チュブリン / G蛋白質

研究概要

細胞骨格微小管系は様々なリン酸化系との相互作用を通じて細胞情報伝達系の調節に関与していることが示唆されている。本研究は微小管成分蛋白質チュブリン(Tu)とG蛋白質共役型受容体キナーゼ(GRK)2との相互作用に焦点をあててTuの細胞情報系調節における役割について検討を加えた。研究にはラット脳精製TuならびにNG108-15細胞を用いた。精製TuのWestern blot解析でTuとGRK2との会合が示された。NG108-15細胞膜分画でGRK2とTu(β-tubulin、β-tubulin III)の存在が確認されたが、GRK5は検知されなかった。NG108-15細胞のカルバコール刺激で、膜分画のβ-Tu IIIとGRK2蛋白は刺激後約10分を最大として各々約6.6倍、5.1倍に増加し、β-Tu IIIとGRK2の細胞膜への移行が観察された。TuはGRK2リン酸化基質となり、リン酸化β-Tu IIIの細胞膜への移行が報告されている。サポニン透過性亢進NG108-15細胞のヘパリン(GRK2リン酸化反応阻害剤)処置で、カルバコール刺激によるβ-Tu IIIとGRK2の細胞膜移行は抑制された。TuはGTP-結合蛋白質の1種であり、GTP-結合TuによるホスホリパーゼCβ-IP_3系の亢進が報告され、GiやGqとの会合とGTP供給を介したその機能調節が示唆されている。本研究でも精製TuからNG108-15細胞膜G蛋白質へのGTP転移反応が確認された。さらに、NG108-15細胞でのカルバコールによるIP_3生成は、24時間のヘパリン処置で抑制された。本研究の結果から、GRK2によるリン酸化によってTuは細胞膜へ移行しG蛋白質との相互作用を通じてG蛋白質による情報伝達を調節していることが示唆された。Tuは細胞内の種々のキナーゼによる反応と受容体機能調節との連関に関与していると考えられる。