Ca^<2+>・リン脂質結合領域(C2様領域)を有する新しい蛋白質の機能と作用機構

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09670153
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 佐々木 卓也 大阪大学, 医学部, 助手 (40241278)
• Keywords: 神経伝達物質 / Rabphilin-3A / Doc2 / C2様領域 / Ca^<2+>センサー / Munc13 / LTP

Research Abstract

神経伝達物質の放出には、プレシナプス内へのCa^<2+>の流入が必要であるが、私共が見い出したRabphilin-3AやDoc2は、リン脂質依存性にCa^<2+>と結合するC2様領域を有することから、私共は、これらのタンパク質がCa^<2+>センサーとして神経伝達物質の放出を制御していると考えている。本研究では、Rabphilin-3AやDoc2の機能と作用機構を明らかにすることによって、神経伝達物質の放出機構の全貌を分子レベルで解明することを目的としており、本年度は以下の成果を得た。
1)Rabphilin-3Aの機能と作用機構 : ヤリイカの巨大シナプスの系を用いてRabphilin-3Aが実際に神経伝達物質の放出を制御していることを明らかにした。さらに、その際、Rabphilin-3Aは、シナプス小胞のプレシナプス膜へのドッキングと神経伝達物質の放出後のシナプス小胞の取り込みに機能していることが明らかになった。
2)Doc2の機能と作用機構 : シナプス小胞に局在するDoc2がプレシナプス膜に局在するMunc13に結合することを見い出した。さらに、Doc2のMunc13結合領域のペプチドを用いた細胞生物学的解析により、Doc2とMunc13の結合が神経伝達物質の放出において機能していることを明らかにした。また、Doc2のノックアウトマウスを作製して神経生理学的解析を行ない、Doc2がシナプス小胞のreadily releasable poolからの放出を阻害すると共に、シナプス小胞のreserve poolからreadily releasable poolへの移動を促進するのに機能していること、さらには、海馬のシャッファー側枝のシナプスにおけるLong-Term Potentiationにも関与していることを明らかにした。
このように、本年度の研究は予想以上に進展し、当初の目的はほぼ達成することができた。

Research Products

• [Publications] Fukui,K.: "Isolation and characterization of a GTPase activating protein specific for the Rab3 subfamily of small G proteins." J.Biol.Chem.272・8. 4655-4658 (1997)
• [Publications] Orita,S.: "Physical and functional interactions of Doc2 and Munc13 in Ca^<2+>-dependent exocytotic machinery." J.Biol.Chem.272・26. 16081-16084 (1997)
• [Publications] Takahashi,K.: "Direct interaction of the Rho GDP dissociation inhibitor with Ezrin/Radixin/Moesin initiates the activation of the Rho small G protein." J.Biol.Chem.272・37. 23371-23375 (1997)
• [Publications] Takaishi,K.: "Regulation of cell-cell adhesion by Rac and Rho small G proteins in MDCK cells." J.Cell Biol.139・4. 1047-1059 (1997)
• [Publications] Kotani,H.: "Rho regulates association of both the ERM family and vinculin with the plasma membrane in MDCK cells." Oncogene. 14・14. 1705-1713 (1997)
• [Publications] Naito,A.: "Molecular cloning of mouse Doc2α and distribution of its mRNA in adult mouse brain." Mol.Brain Res.44・2. 198-204 (1997)
• [Publications] Ohya,T.: "Involvment of Rabphilin3 in endocytosis through interaction with Rabaptin5." J.Biol.Chem.273・1. 613-617 (1998)
• [Publications] Miki,H.: "Induction of filopodium formation by a WASP-related actin-depolymerizing protein N-WASP." Nature. 391・6662. 93-96 (1998)
• [Publications] Asakura,T.: "Isolation and characterization of a novel actin filament-binding protein from Saccharomyces cerevisiae." Oncogene. 16・1. 121-130 (1998)
• [Publications] Burns,M.E.: "Rabphilin-3A-A multifuncitonal regulator of synaptic vesicle traffic." J.Gen.Physiol.111・2. 243-255 (1998)
• [Publications] Umikawa,M.: "Interaction of Rholp target Bnilp and F-Actin-binding elongation factor 1α-Implication in Rholp-regulated reorganization of the actin cytoskeleton in Saccharomyces cerrevisiae." Oncogene. (in press). (1998)
• [Publications] Takahashi,K.: "Interaction of Radixin with Rho small G protein GDP/GTP exchange protein Db1." Oncogene. (in press). (1998)
• [Publications] Mammot,A.: "Interaction of drebrin and gephyrin with profilin." Biochem.Biophys.Res.Commun.(in press). (1998)
• [Publications] Sasaki,T.: "The rho small G protein family-rho GDI system as a temporal and spatial determinant for cytoskeletal control." Biochem.Biophys.Res.Commun.(in press). (1998)
• [Publications] Sasaki,T.et.al.: "Advances in Second Messenger and Phosphoprotein Research" Lippincott-Raven Publishers,USA, 279-294 (1997)
• [Publications] Orita,S.et.al.: "Frontiers of Neural Development" Springer-Verlag Tokyo Inc.,Tokyo, (in press) (1998)