Rab35活性化による神経突起伸長の誘導機構の解明

2017 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エフェクター / Rabカスケード / 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、細胞骨格の再編成に加えて、突起を伸ばすための脂質膜や蛋白質の突起端への供給（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、Rab8、Rab11、Rab35など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、神経成長因子によるこれらのRabの活性化機構（例えば、Rabin8によるRab8/10の活性化機構）の一端を解明してきた。本年度は、Rab不活性化に関わるTBCドメインを持つ43種類のTBC蛋白質に着目し、TBC1D12が活性化型のRab11に特異的に結合してリサイクリングエンドソームに局在すること、及びRab11依存的に神経突起伸長の制御に関与することを明らかにした。興味深いことに、このTBC1D12による神経突起伸長制御にはRabの不活性化（GAP活性）は関与せず、むしろTBC1D12はRab11のエフェクター分子として機能することが示唆された（PLoS One, 2017）。さらに、神経突起伸長に関与する新規のRabを同定するため、siRNAによるRabの網羅的ノックダウンスクリーニングを行い、神経突起伸長を負に制御する新たなRabとしてRab20を同定することに成功した。すなわち、PC12細胞に内在性のRab20をノックダウンすると神経突起伸長が有意に促進されたが、逆に野生型Rab20や常時活性化型変異体の過剰発現により神経突起伸長は著しく阻害された（Neurosci. Lett., 2018）。このRab20による神経突起伸長の抑制はswitch II領域（エフェクター結合部位）のアミノ酸変異により消失することから、特異的なRab20エフェクター分子との結合がこの抑制効果には不可欠と考えられた。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

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
• [国際共同研究] University of Oxford(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: University of Oxford
• [雑誌論文] Rab20, a novel Rab small GTPase that negatively regulates neurite outgrowth of PC12 cells. (2018)
  • 著者名/発表者名: Oguchi, M. E., Etoh, K. and Fukuda, M.
  • 雑誌名: Neurosci. Lett. 巻: 662 ページ: 324-330
  • DOI: 10.1016/j.neulet.2017.10.056
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] TBC1D12 is a novel Rab11-binding protein that modulates neurite outgrowth of PC12 cells. (2017)
  • 著者名/発表者名: Oguchi, M. E., Noguchi, K. and Fukuda, M.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 12 ページ: e0174883
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0174883
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The GTPase Rab43 controls the anterograde ER-Golgi trafficking and sorting of GPCRs. (2017)
  • 著者名/発表者名: Li, C., Wei, Z., Fan, Y., Huang, W., Su, Y., Li, H., Dong, Z., Fukuda, M., Khater, M. and Wu, G.
  • 雑誌名: Cell Rep. 巻: 21 ページ: 1089-1101
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2017.10.011
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Rab5 is critical for SNAP23 regulated granule-granule fusion during compound exocytosis. (2017)
  • 著者名/発表者名: Klein, O., Roded, A., Zur, N., Azouz, N. P., Pasternak, O., Hirschberg, K., Hammel, I., Roche, P. A., Yatsu, A., Fukuda, M., Galli, S. J. and Sagi-Eisenberg, R.
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 7 ページ: 15315
  • DOI: 10.1038/s41598-017-15047-8
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Rab32 subfamily small GTPases: pleiotropic Rabs in endosomal trafficking. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ohbayashi, N., Fukuda, M. and Kanaho, Y.
  • 雑誌名: J. Biochem. 巻: 62 ページ: 65-71
  • DOI: 10.1093/jb/mvx027
  • 査読あり
• [学会発表] リサイクリングエンドソームに局在する新規 Rab11 結合タンパク質TBC1D12 は神経突起伸長を制御する (2017)
  • 著者名/発表者名: 小口舞、野口憲太、福田光則
  • 学会等名: 日本生化学会東北支部 第83回例会
• [学会発表] 神経突起伸長を負に制御する新規低分子量Gタンパク質Rabの探索 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小口舞、衛藤貫、福田光則
  • 学会等名: 第69回日本細胞生物学会大会
• [学会発表] Rab small GTPases are key players for neurite outgrowth and differentiation. (2017)
  • 著者名/発表者名: Mitsunori Fukuda
  • 学会等名: Seminar in the National Center of Neurology and Psychiatry
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The small GTPase Rab10 regulates the formation of tubular endosomes. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kan Etoh and Mitsunori Fukuda
  • 学会等名: The 2017 ASCB/EMBO meeting
  • 国際学会
• [図書] Encyclopedia of Signaling Molecules 2nd Edition (Choi, S. ed.) "Slp (synaptotagmin-like protein) " (2018)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, M.
  • 総ページ数: 5041-5047
  • 出版者: Springer
  • ISBN: 978-1-4939-6799-5
• [図書] Encyclopedia of Signaling Molecules 2nd Edition (Choi, S. ed.) "Rab27" (2018)
  • 著者名/発表者名: Oguchi, M. E. and Fukuda, M.
  • 総ページ数: 4378-4385
  • 出版者: Springer
  • ISBN: 978-1-4939-6799-5
• [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: https://www.lifesci.tohoku.ac.jp/research/teacher/detail.html?id=1724