細胞がん化過程の時空間制御機構の解析

2005 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17012014
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 松田 道行 大阪大学, 微生物病研究所, 教授 (10199812)
• 研究分担者: 中村 岳史 大阪大学, 微生物病研究所, 講師 (60362604) ; 黒川 量雄 (独)理化学研究所, 中野生体膜研究室, 研究員 (40333504) ; 福原 茂朋 国立循環器病センター研究所, 循環器形態部, 室長 (70332880) ; 清川 悦子 大阪大学, 微生物病研究所, 助手 (80300929)
• キーワード: 細胞増殖情報伝達系 / シミュレーション / FRETプローブ / Raf / Ras / MEK / ERK

研究概要

がん化の過程をコンピューター上で再現するシステムを構築できれば、ピンポイントの創薬や、理論に基づいたオーダーメイド治療法の選択などが極めて迅速にできるようになることが期待されている。われわれは細胞がん化にきわめて重要な役割を果たす細胞増殖情報伝達系(チロシンキナーゼ-Ras-Raf-MARK)の情報伝播過程の画像化を行い、その実測データに基づくシミュレーションの構築を行った。昨年度までにFRETプローブを使って活性変化の動態を解析したので、本年度は、まず、DronpaというOn/Offができる蛍光蛋白を使って分子間の解離定数を測定した。さらに、個々の分子の濃度、脱リン酸化酵素により不活化の速度などを定量的イムノブロッティング法を用いて測定した。これらのデータをもとに最小必須コンポーネントからなるシミュレーションモデルを構築した。このモデルにおいて、Rafの量がこの情報伝達系のシグナルの強度をもっとも規定していることが予想された。そこで、RNAiを用いてRafをノックダウンしその影響を解析したところ、確かに、細胞内のRafの量がこの細胞増殖情報伝達系の強度の設定に大きな影響を与えていることが明らかとなった。一方、このモデルではシグナルの強度は情報伝達の下流に行くほど低下していくが、実際にシグナル強度は逆に強くなっていくことが分かった。今後、この原因を突き詰めていくことで、Ras/Raf/MEK/ERK情報伝達系の活性制御機構についてより深い理解が得られるものと期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Fluorescence (Forster) resonance energy transfer imaging of oncogene activity in living cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kiyokawa, E., Hara, S., Nakamura, T., Matsuda, M.
  • 雑誌名: Cancer Sci. 97 ページ: 8-15
• [雑誌論文] Dynamics of the RAS/ERK map kinase cascade as monitored by fluorescence probes. (2006)
  • 著者名/発表者名: Fujioka, A., Terai, K., Itoh, R.E., Aoki, K., Nakamura, T., Kuroda, S., Nishida, E., Matsuda, M.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. (In press)
• [雑誌論文] Interleukin-1 receptor-associated kinase-1 plays an essential role for Toll-like receptor (TLR)7- and TLR9-mediated interferon-{alpha} induction. (2005)
  • 著者名/発表者名: Uematsu, S., Sato, S., Yamamoto, M., Hirotani, T., Kato, H., Takeshita, F., Matsuda, M., Coban, C., Ishii, K.J., Kawai, T., Takeuchi, O., Akira, S.
  • 雑誌名: J.Exp.Med. 201 ページ: 915-923
• [雑誌論文] FRET imaging in nerve growth cones reveals a high level of RhoA activity within the peripheral domain. (2005)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, T., Aoki, K., Matsuda, M.
  • 雑誌名: Mol.Brain Res. 139 ページ: 277-287
• [雑誌論文] Monitoring spatio-temporal regulation of Ras and Rho GTPase with GFP-based FRET probes. (2005)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, T., Aoki, K., Matsuda, M.
  • 雑誌名: Methods 37 ページ: 146-153
• [雑誌論文] Localized RhoA Activation as a Requirement for the Induction of Membrane Ruffling. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kurokawa, K., Matsuda, M.
  • 雑誌名: Mol.Biol.Cell 16 ページ: 4294-4303
• [雑誌論文] Mechanism and role of localized activation of Rho-family GTPases in growth factor-stimulated fibroblasts and neuronal cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kurokawa, K., Nakamura, T., Aoki, K., Matsuda, M.
  • 雑誌名: Biochem.Soc.Trans. 33 ページ: 631-634
• [雑誌論文] Involvement of the c-Src-Crk-C3G-Rap1 signaling in the nectin-induced activation of Cdc42 and formation of adherens junctions. (2005)
  • 著者名/発表者名: Fukuyama, T., Ogita, H., Kawakatsu, T., Fukuhara, T., Yamada, T., Sato, T., Shimizu, K., Nakamura, T., Matsuda, M., Takai, Y.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 280 ページ: 815-825
• [雑誌論文] Ras binding opens c-Raf to expose the docking site for MEK. (2005)
  • 著者名/発表者名: Terai, K., Matsuda, M.
  • 雑誌名: EMBO Rep. 6 ページ: 251-255
• [雑誌論文] A FRET-based probe for epidermal growth factor receptor bound non-covalently to a pair of synthetic amphipathic helixes. (2005)
  • 著者名/発表者名: Itoh, R.E., Kurokawa, K., Fujioka, A., Sharma, A., Mayer, B.J., Matsuda, M.
  • 雑誌名: Experimental Cell Research 307 ページ: 142-152
• [雑誌論文] Local PIP3 accumulation recruits Vav2 and Vav3 to activate Rac1/Cdc42 and initiate neurite outgrowth in nerve growth factor -stimulated PC12 cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Aoki, K., Nakamura, T., Fujikawa, K., Matsuda, M.
  • 雑誌名: Mol.Biol.Cell 16 ページ: 2207-2217