生きた細胞において核・細胞質間の分子挙動をリアルタイムで可視化する技術の開発

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08558079
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 米田 悦啓 大阪大学, 医学部, 教授 (80191667)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 弓場 俊輔 大阪大学, 医学部, 助手 (40263248) ; 平岡 泰 郵政省通信総合研究所関西先端研究センター, 生物情報研究室, 室長
• Keywords: 核-細胞質間物質輸送 / 核蛋白質輸送 / importin / 三次元可視化技術 / 細胞核 / green fluorescent protein / マイクロインジェクション

Research Abstract

細胞機能を担う蛋白質の挙動を、生きている細胞を生きたまま取り扱いながら、三次元的に追跡することを可能にするシステムを開発し、その技術を応用して、機能分子の挙動の解析や細胞機能に果たす役割を評価することを目的として、本年度は特に、核-細胞質間蛋白質輸送に関わる輸送因子に着目して研究を進め、以下のような成果を挙げた。研究の指標とした蛋白質はすべて、green fluorescent protein(GFP)で標識して用いた。
1. GFP-importin αは、細胞質にインジェクションした場合も、核へインジェクションした場合も、5分以内に細胞全体に局在し、核と細胞質をシャトルする分子であることが推察された。また、GFP-importin αの分裂間期での局在は、核よりも細胞質に偏っているが、G2/M期で急速に核へ集まっていくことも明らかとなった。また、GFP-importin αを細胞質にインジェクションした後、同じ細胞の細胞質に核蛋白質をインジェクションすると、その核蛋白質の核への移行と同時に(2分以内に)GFP-inportin αも核内に集積し、5分後には、細胞質に戻ってくることが証明された。さらに、GFP-importin αをインジェクションした細胞を紫外線で処理すると、速やかに核へ集積していくことがわかった。現在、この生理的意義について検討している。
2. GFP-1mportin βを細胞質にインジェクションすると、細胞質、核膜、核質に局在し、この局在は抗体を用いて確認した内在性のimportin βの局在と一致した。このことから、importin βも細胞質から核へ移行する分子であることを確認した。
3. GFP-CASを細胞質にインジェクションすると、主として核に局在することがわかり、importi nβファミリーに属しながら、importin βとはかなり異なる細胞内局在をとることが明らかとなった。

Research Products

• [Publications] Togo Ikuta: "Nuclear Localization and Export Signals of the Human Aryl Hydrocarbon Receptor" THE JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY. 273・5. 2895-2904 (1998)
• [Publications] N.Imamoto: "Nuclear Transport Factors : Function,Behavior and Interaction" Eur.J.Histochem.42. 9-20 (1998)
• [Publications] Norihiko Nakamura: "Localization of the Apoptosis-inducing Activity of Lupus Anticoagulant in an Annexin V-binding Antibody Subset" J.Clin.Invest.101・9. 1951-1959 (1998)
• [Publications] T.Murai,MD: "Temporal lobe epilepsy in a genius of natural history MRI volumetric study of postmortem brain" NEUROLOGY. 50. 1373-1376 (1998)
• [Publications] Nobuaki Kudo: "Leptomycin B Inhibition of Signal-Mediated Nuclear Export by Direct Binding to CRM1" EXPERIMENTAL CELL RESEARCH. 242. 540-547 (1998)
• [Publications] Takahiro Matsusaka: "Mutations in fission yeast Cut15,an importhin α homolog,lead to mitotic progression without chromosome condensation" Current Biology. 8・18. 1031-1034 (1998)
• [Publications] Chang-Jie Jiang: "Functional Characterization of a Plant Importin α Homologue" THE JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY. 273・37. 24083-24087 (1998)
• [Publications] Chang-Jie Jiang: "In vitro characterization of rice importin β1 : molecular interaction with nuclear transport factors and mediation of nuclear protein import" FEBS Letters. 437. 127-130 (1998)
• [Publications] Masami Yamada: "Nuclear transport factor p10/NTF2 function as a Ran-GDP dissociation inhibitor(Ran-GDI)" Current Biology. 8. 1339-1342 (1998)
• [Publications] Yosuke Matsuoka: "Identification and Characterization of Nuclear Pore Subcomplexes in Mitotic Extract of Human Somatic Cells" Biochemical and Biophysical Research Communications. 254. 417-423 (1999)
• [Publications] Taro Tachibana: "Up-regulation of nuclear protein import by nuclear localization signal sequences in living cells" FEBS Letters. 442. 235-240 (1999)
• [Publications] Shingo Kose: "β-Subunit of Nuclear Pore-targeting Complex(Importin- β)Can Be Exported from the Nucleus in a Ran-independent Manner" THE JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY. 274・7. 3946-3952 (1999)
• [Publications] Yasuhiro Kamei: "Three Distinct Classes of the α-Subunit of the Nuclear Pore-targeting Complex(Importin-α)Are Differentially Expressed in Adult Mouse Tissues" The Journal of Histochemistry & Cytochemistry. 47・3. 1-10 (1999)
• [Publications] Fumihiko Yokoya: "β-Catenin Can Be Transported into the Nucleus in a Ran-unassisted Manner" Molecular biology of the Cell. (in press). (1999)