細胞骨格の分子構築と機能〜細胞生物学及び分子生物学的研究

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 62065007
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 廣川 信隆 東京大学, 医学部(医), 教授 (20010085)
• 研究分担者: 吉武 玲子 東京大学, 医学部(医), 助手 (40230718) ; 中田 隆夫 東京大学, 医学部(医), 助手 (50218004) ; 金井 克光 東京大学, 医学部(医), 助手 (80214427) ; 岡部 繁男 東京大学, 医学部(医), 助手 (60204012) ; 依藤 宏 東京大学, 医学部(医), 講師 (00158544)
• キーワード: 神経細胞 / 細胞骨格 / 微小管 / ニュ-ロフィラメント / 微小管関連蛋白 / 軸索輸送 / タウ蛋白 / キネシン

研究概要

(1)神経細胞細胞骨格の主要な要素の一つであるNeurofilament内のサブユニットの配列及びAssemblyの機構を明らかとした。又Triplet蛋白(H,M,L)の内、H蛋白の特にC末の脱リン酸化により微小管との結合が制御される事を示した。(2)神経細胞細胞骨格の主要な微小管関連蛋白であるTau蛋白のCDNAのクロ-ニングを行い、これを用いラット小脳及び大脳のin situ hybridizationによりTau mRNAの発現を解析した。神経軸索伸長時に一致してTau mRNAが多く発現され、この時軸索内に微小管が伸長し束が出来る事が明らかとなった。又線維芽細胞への強制導入実験によりin vivoで発現する6つのisoformの違いが微小管を束化する能力の差にある事が判明した。in vivoでは最も短いmRNAが若期に特異に発現するが、このタイプは、微小管の束化よりも、微小管を伸長するために機能している事を示した。この様なTau蛋白のin vivoでの機能を明らかとした。(3)軸索輸送の内、順行性及び逆行性の両方向の膜小器官の輸送の機構を解析する為、微小管により活性化されるKinesinと脳dyneinの二種のATPascの局在を結紮により両方向性の流れを止めた軸索の免疫細胞化学を用いて解析し、Kinesinが順行性に動く膜小器官に主に結合しin vivoで順行性のmoterとなっいる事、脳dyneinが順行性の膜小器官に不活性の状態で結合した終末に送られ、そこで活性化されて逆行性の膜小器官輸送のmoterとなる事を示す結果を得た。(4)蛍光標識tubulinとactinを培養神経細胞に微量注入しその後レ-ザ光の局所照射により蛍光消褪回復法を用いて、tubulinやactin等の遅い輸送が従来の定説が誤りでかなりの部分、オリゴマ-やダイマ-の様なフリ-の分子として動いている事を明らかした。(5)副腎髓質細胞をシナプスのモデル系として用い、Ca^<++>イオン流入にともないミリ秒間におこる顆粒膜と形質膜の融合の過程が形質膜内側に存在するCalpactin I分子により引き起こされる事を示した。

研究成果

• [文献書誌] Nakata,T.: "Conformational change and localization of calpactin 1 complex involved in exocytosis as revealed by quickfreeze,deepーetch technique and immunocytochemistry." Journal of Cell Biology. 110. 13-25 (1990)
• [文献書誌] Okabe,S.: "Turnover fluorescently labeled tubulin and actin in the axon." Nature. 343. 479-482 (1990)
• [文献書誌] Hisanaga,S.: "Molecular architecture of neurofilament.1.Subunit arrangement of neurofilamentーL protein in the intermediate sized filament." Journal of Molecular Biology. 211. 857-869 (1990)
• [文献書誌] Hisanaga,S.: "Molecular architecture of neurofilament.11.In vitro reassembly process of neurofilamentーL protein." Journal of Molecular Biology. 211. 871-882 (1990)
• [文献書誌] Hisanaga,S.: "Effects of phosphorylation of the neurofilament L protein on filamentous structures." Cell Requlation. 1. 237-248 (1990)
• [文献書誌] Hirokawa,N.: "Brain dynein (MAP1C) localizes on both anterogradely and retrogradely transported membranous organelles." Journal of Cell biology. 111. 1027-1037 (1990)
• [文献書誌] Mizoguchi,A.: "Localization and subcellular distribution of smg p25A,a ras p21ーlike GTPーbinding proteins,in rat brain." Jouranal of Biological Chemistry. 265. 11872-11879 (1990)
• [文献書誌] Hisanaga,S.: "Dephosphorylationーinduced interactions of neurofilaments with microtubules." Journal of Biological Chemistry. 265. 21852-21858 (1990)
• [文献書誌] Hirokawa,N.: "Molecular architecture and dynamics of the neuronal cytoskeleton.in Neuronal cytoskeleton." R.D.Bungoune,editor,Alan R.Liss,Inc.,New York. 1990
• [文献書誌] Okabe,S.: "Actin dynamics in growth cones." Journal of Neuroscience.1991
• [文献書誌] Harada,A.: "Developmental changes of synapsin 1 expression in the rat cerebellar neurons." Cell Structure and Function. 1990
• [文献書誌] Takemura,R.: "Developmental expression of tau mRNAs in rat brain."
• [文献書誌] Nakata,T.: "Organization of cortical cytoskeleton of cultured chromaffin cells and involvement in secretion as revealed immunoelectron microscopy."
• [文献書誌] Hirokawa,N.: "Kinesin associates with anterogradely Transported membranous organelles."
• [文献書誌] Kanai,Y.: "Microtubule bundling in axon is regulated by alternative splicing of tau proteins."
• [文献書誌] Nakata,T.: "Expression of dynamin is predominant in neurons and developmentally regulated."