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2011 年度 実績報告書

アクチン繊維と結合蛋白質の過渡的複合体形成の可視化

公募研究

研究領域過渡的複合体が関わる生命現象の統合的理解-生理的準安定状態を捉える新技術-
研究課題/領域番号 22121501
研究機関東北大学

研究代表者

水野 健作  東北大学, 大学院・生命科学研究科, 教授 (70128396)

キーワードアクチン / コフィリン / Dronpa / 細胞骨格 / 蛍光イメージング
研究概要

細胞内アクチン骨格の再編成は、細胞の運動、遊走、形態変化など細胞の動的活動を支える重要な役割を担っている。アクチン骨格は細胞内ではF-アクチンと多様な結合蛋白質との過渡的な複合体として存在し、この複合体形成により重合・脱重合や3次元構築が時空間的に制御されることによって、細胞運動や形態形成等の動的な細胞機能が実現される。本研究では、アクチン繊維の重合・脱重合やアクチン結合蛋白質との結合ダイナミクスを過渡的複合体形成ととらえ、これらを生細胞で可視化・定量化し、アクチン骨格の動的作用機構と細胞運動、形態形成における機能を解明することを目的として研究を行い、以下の結果を得た。生細胞内におけるG-アクチンの濃度変化を可視化、定量化するイメージング技術s-FDAP法を開発し、本法を用いて、アクチン重合阻害剤であるLatrunculinによる生細胞内アクチン単量体濃度変化を測定し、ニューレグリン刺激後に形成されるラメリポディアの退縮と同調して、数分以内に細胞内アクチン単量体濃度が上昇することを明らかにした。また、LIMキナーゼによるコフィリンの不活性化は、細胞内アクチン単量体濃度の減少を引き起こし、刺激依存的なアクチンの重合とラメリポディア形成を抑制することを見出した。また、コフィリンとアクチンの結合を可視化する蛍光プローブを作製し、この結合を阻害する低分子化合物を同定することに成功した。また、多点FDAP法の開発にも成功し、細胞内のアクチン単量体濃度の空間分布の測定にも成功した。これらの手法の活用により、これまで定量的解析がなされていなかった生細胞内におけるG-アクチンとアクチン結合蛋白質の過渡的複合体形成の定量的解析が可能となった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

生細胞内のアクチン単量体濃度の時間的、空間的変化を解析するイメージング技術、連続FDAP法と多点FDAP法の開発に成功し、細胞内のアクチンとアクチン結合蛋白質の過渡的複合体形成を定量化することができるようになったので、おおむね順調に進展していると自己評価した。

今後の研究の推進方策

今後は、連続FDAP法や多点FDAP法をアクチン結合蛋白質や他の細胞骨格、細胞膜結合因子に応用すること、また、本法で得られた結果に基づいて、細胞運動、形態形成、極性形成におけるアクチン過渡的複合体形成の機能を解明することが今後推進すべき課題である。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (12件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Visualization of cofilin-actin and Ras-Raf interactions by bimolecular fluorescence complementation assays using a new pair of split Venus fragments2012

    • 著者名/発表者名
      Ohashi, K., et al
    • 雑誌名

      BioTechniques

      巻: 52 ページ: 45-50

    • DOI

      10.2144/000113777

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Measurements of spatiotemporal changes in G-actin concentration reveal its effect on stimulus-induced actin assembly and lamel lipodium extension2011

    • 著者名/発表者名
      Kiuchi, T., et al
    • 雑誌名

      J.Cell Biol.

      巻: 193 ページ: 365-380

    • DOI

      10.1083/jcb.201101035

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Protein kinase D regulates cofilin activity through p21-activated kinase 42011

    • 著者名/発表者名
      Spratley, S.J., et al
    • 雑誌名

      J.Biol.Chem.

      巻: 286 ページ: 34254-34261

    • DOI

      10.1074/jbc.M111.259424

    • 査読あり
  • [雑誌論文] LIM-kinase has a dual role in regulating lamellipodium extension by decelerating the rate of actin retrograde flow and the rate of actin polymerization2011

    • 著者名/発表者名
      Ohashi, K., et al
    • 雑誌名

      J.Biol.Chem.

      巻: 286 ページ: 36340-36351

    • DOI

      10.1074/jbc.M111.259135

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cofilin-mediated F-actin severing is regulated by the Rap GTPase and controls the cytoskeletal dynamics that drive lymphocyte spreading and BCR microcluster formation2011

    • 著者名/発表者名
      Freeman, S.A., et al
    • 雑誌名

      J.Immunol.

      巻: 187 ページ: 5887-5900

    • DOI

      10.4049/jimmunol.1102233

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Live-cell imaging of G-actin dynamics using sequential FDAP2011

    • 著者名/発表者名
      Kiuchi, T., et al
    • 雑誌名

      BioArchitecture

      巻: 1 ページ: 240-244

    • DOI

      10.4161/bioa.1.5.18471

    • 査読あり
  • [学会発表] ラメリポディア伸長時におけるアクチンモノマー濃度の役割2012

    • 著者名/発表者名
      木内泰、渡邊直樹、水野健作
    • 学会等名
      2012年生体運動研究合同班会議
    • 発表場所
      筑波
    • 年月日
      20120106-20120108
  • [学会発表] Identification of Rho-GEFs that are involved in mechanotransduction of vascular endothelial cells2011

    • 著者名/発表者名
      Ryuichi Hiatari, Takuji Tsuji, Aya Hayashi, Kazumasa Ohashi, Kensaku Mizuno
    • 学会等名
      第34回日本分子生物学会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      20111213-20111216
  • [学会発表] LIM-kinase Dually Regulates Lamellipodium Extension by Decelerating Both the Rate of Actin Retrograde Flow and the Rate of Actin Polymerization2011

    • 著者名/発表者名
      Mizuno, K., Ohashi, K., Fujiwara, S., Watanabe, T., Kondo, H.
    • 学会等名
      2011 ASCB Annual Meeting
    • 発表場所
      Denver, Colorado, USA
    • 年月日
      20111203-20111207
  • [学会発表] Live-cell measurements of spatiotemporal changes in G-actin concentration reveal its key role in stimulus-induced actin assembly and cell extension2011

    • 著者名/発表者名
      Kensaku Mizuno
    • 学会等名
      The 26th European Cytoskeletal Forum (ECF) Meeting on "Actin-based motility : from molecules to model organi sms"
    • 発表場所
      Stresa, Lake Maggiore, Italy
    • 年月日
      20111029-20111102
  • [学会発表] Regulation mechanisms of actin cytoskeleton and membrane transport for the formation of cellular protrusions2011

    • 著者名/発表者名
      水野健作
    • 学会等名
      第84回日本生化学会大会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      20110921-20110924
  • [学会発表] Phosphorylation and activation of LIMK1 by CaMKIIbeta in BDNF-induced dendritogenesis2011

    • 著者名/発表者名
      Kazumasa Ohashi, Akihiko Saito, Hiroshi Kondo, Ken Miyajima, Jun-ichi Akatsuka, Tai Kiuchi, Kensaku Mizuno
    • 学会等名
      第84回日本生化学会大会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      20110921-20110924
  • [学会発表] Regulation of Slingshot-1 phosphorylation in SDF-1-induced T cell chemotaxis2011

    • 著者名/発表者名
      Yuriko Kawamura, Kazuki Sasaki, Kazumasa Ohashi, Kensaku Mizuno
    • 学会等名
      第84回日本生化学会大会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      20110921-20110924
  • [学会発表] Identification and functional roles of Rho-GEFs that are involved in cell migration2011

    • 著者名/発表者名
      Aya Hayashi, Takuji Tsuji, Ryuichi Hiatari, Kazumasa Ohashi, Kensaku Mizuno
    • 学会等名
      第84回日本生化学会大会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      20110921-20110924
  • [学会発表] Activation of LIMK1 by CaMKIIb is required for BDNF-induced dendritogenesis in rat cortical neurons2011

    • 著者名/発表者名
      大橋一正、斎藤聡彦、宮島健、赤塚淳一、木内泰、水野健作
    • 学会等名
      第63回日本細胞生物学会大会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      20110627-20110629
  • [学会発表] Multipoint measurements of fluorescence decay after photoactivation of Dronpa-actin reveal spatial distribution of G-actin concentration between lamellipodium and cell body2011

    • 著者名/発表者名
      木内泰、永井友朗、大橋一正、水野健作
    • 学会等名
      第63回日本細胞生物学会大会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      20110627-20110629
  • [学会発表] Identification of Rho-GEFs that are involved in mechanotransduction of vascular endothelial cells2011

    • 著者名/発表者名
      Ohashi, K., Abiko, H., Tsuji, T., Naotsuka, M., Hiatari, R., Sakamoto, N., Sato, M., Mizuno, K.
    • 学会等名
      The 6th International Symposium on Biomechanics in Vascular Biology and Cardiovascular Disease
    • 発表場所
      Rotterdam, The Netherlands
    • 年月日
      20110414-20110415
  • [学会発表] T細胞の遊走におけるSDF-1刺激依存的なSlingshot-1のリン酸化制御2011

    • 著者名/発表者名
      川村友理子、佐々木一貴、大橋一正、水野健作
    • 学会等名
      第77回日本生化学会東北支部例会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2011-07-23
  • [備考]

    • URL

      http://www.biology.tohoku.ac.jp/lab-www/mizuno_lab/

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公開日: 2013-06-26  

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