Rab35活性化による神経突起伸長の誘導機構の解明

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H04367
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 福田 光則 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (50311361)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 低分子量G蛋白質Rab / 神経突起伸長 / 膜輸送 / 神経成長因子 / スクリーニング / Rabカスケード / Rabエフェクター / グアニンヌクレオチド交換因子

研究実績の概要

高次脳機能を司る神経細胞のネットワークは、神経細胞同士が神経突起と呼ばれる構造を互いに伸ばし、シナプスを形成することによって成り立っている。神経突起を伸長するためには、細胞骨格の再構築に加えて、突起を伸ばすための脂質膜の供給（膜輸送）が不可欠であり、近年膜輸送の普遍的制御因子・低分子量G蛋白質Rabの神経突起伸長への関与が明らかにされつつある。これまで当研究室では、Rab35とそのエフェクター分子によるリサイクリングエンドソームから突起方向への膜輸送機構の存在を明らかにしてきたが、神経成長因子（NGF）などのシグナルを受けてどのような仕組みでRab35が活性化され、神経突起の伸長が促進されるのかは未だ全く解明されていない。そこで本研究課題では、PC12細胞を神経突起伸長のモデル系に用いて、Rab35の上流活性化因子（グアニンヌクレオチド交換因子GEF）を同定し、NGF刺激によるRab35活性化の分子基盤の解明に取り組んだ。本年度はまず、ヒトやマウスに存在する約40種類のRab-GEF候補のうち、in vitroでRab35-GEF活性を有すると考えられる４種類の分子（DENND1A-C及びFolliculin）に焦点を当て、培養細胞レベルでRab35の活性化を促進するか否かを、GTP-Rab35プルダウン法により検証した（Methods Mol. Biol., 2015）。その結果、DENND1A/Bの２種類の分子が細胞内で強いRab35-GEF活性を示すことが明らかになった。次に、特異的なsiRNAを用いてPC12細胞に内在性のDENND1A/Bのノックダウンを行ったところ、DENND1Aのノックダウンでのみ神経突起の伸長が顕著に抑制された。以上の結果から、DENND1Aが神経突起伸長時におけるRab35の上流活性化因子として機能している可能性が強く示唆された。今後、NGF刺激によりDENND1AのGEF活性がどのように制御されているのかを検討して行く予定である。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

本年度は、神経突起伸長のモデル細胞であるPC12細胞を用いて、神経突起伸長に関わるRab35の活性化因子の候補を同定することに成功するなど、当初の期待以上の成果を挙げることができた。

今後の研究の推進方策

本年度に同定した神経突起伸長に関わるRab35の活性化因子候補・DENND1の機能解析を行う。

研究成果

• [国際共同研究] Tel Aviv University(Israel)
  • 国名: イスラエル
  • 外国機関名: Tel Aviv University
• [雑誌論文] RUTBC1 functions as a GTPase-activating protein for Rab32/38 and regulates melanogenic enzyme trafficking in melanocytes. (2016)
  • 著者名/発表者名: Marubashi, S., Shimada, H., Fukuda, M. and Ohbayashi, N.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 291 ページ: 1427-1440
  • DOI: 10.1074/jbc.M115.684043
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Rab12 regulates retrograde transport of mast cell secretory granules by interacting with the RILP-dynein complex. (2016)
  • 著者名/発表者名: Efergan, A., Azouz, N. P., Klein, O., Noguchi, K., Rothenberg, M. E., Fukuda, M. and Sagi-Eisenberg, R.
  • 雑誌名: J. Immunol. 巻: 196 ページ: 1091-1101
  • DOI: 10.4049/jimmunol.1500731
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Small GTPase Rab2B and its specific binding protein Golgi-associated Rab2B interactor-like 4 (GARI-L4) regulate Golgi morphology. (2015)
  • 著者名/発表者名: Aizawa, M. and Fukuda, M.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 290 ページ: 22250-22261
  • DOI: 10.1074/jbc.M115.669242
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Measurement of Rab35 activity with the GTP-Rab35 trapper RBD35. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, H., Etoh, K., Marubashi, S., Ohbayashi, N. and Fukuda, M.
  • 雑誌名: Methods Mol. Biol. 巻: 1298 ページ: 207-216
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-2569-8_18
  • 査読あり
• [雑誌論文] Assay of Rab17 and its guanine nucleotide exchange factor Rabex-5 in the dendrites of hippocampal neurons. (2015)
  • 著者名/発表者名: Mori, Y. and Fukuda, M.
  • 雑誌名: Methods Mol. Biol. 巻: 1298 ページ: 233-243
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-2569-8_20
  • 査読あり
• [学会発表] 細胞内小胞輸送が制御する多彩な生命現象～メラニン輸送、オートファジー、ヒスタミン分泌まで～ (2016)
  • 著者名/発表者名: 福田光則
  • 学会等名: 第40回皮膚科免疫セミナー
  • 発表場所: 経団連会館（東京都、千代田区）
  • 年月日: 2016-03-05 – 2016-03-05
  • 招待講演
• [学会発表] 神経突起伸長におけるRabシグナリングカスケードの役割 (2015)
  • 著者名/発表者名: 福田光則
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会合同大会ワークショップ「高次生命機能を支えるメンブレントラフィック」
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（兵庫県、神戸市）
  • 年月日: 2015-12-03 – 2015-12-03
  • 招待講演
• [学会発表] 神経突起伸長におけるRabin8の機能解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 本間悠太、福田光則
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会合同大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（兵庫県、神戸市）
  • 年月日: 2015-12-01 – 2015-12-01
• [学会発表] Rab35・centaurin-β2/ACAP2複合体の形成による神経突起伸長及び細胞質分裂の制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 衛藤貫、福田光則
  • 学会等名: 第67回日本細胞生物学会大会
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京都、江戸川区）
  • 年月日: 2015-06-30 – 2015-06-30
• [学会発表] Rab small GTPases, key players in melanosome movements and neurite outgrowth. (2015)
  • 著者名/発表者名: Mitsunori Fukuda
  • 学会等名: 2015 Departmental Seminar Series at the Pasteur Institute
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 2015-06-08 – 2015-06-08
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 東北大学大学院生命科学研究科膜輸送機構解析分野
  • URL: http://www.lifesci.tohoku.ac.jp/teacher/t_fukuda/