シナプスにおけるエンドサイトーシス機能タンパク-膜リン脂質相互作用の解析

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14380306
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 絹田 正裕 岡山大学, 大学院・医歯学総合研究科, 講師 (40135942)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山田 浩司 岡山大学, 大学院・医歯学総合研究科, 助手 (80325092) ; 竹居 孝二 岡山大学, 大学院・医歯学総合研究科, 教授 (40322226)
• Keywords: エンドサイトーシス / シナプス小胞 / ダイナミン / アンフィファイジン / 動的光散乱法 / Phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate / ADP-ribosylation factor / Cyclin-dependent kinase 5

Research Abstract

シナプス小胞膜のエンドサイトーシスにおいて、Dynamin IはAmphiphysin Iとともにクラスリン被覆ピット頚部にリング状に重合し、小胞形成に機能する。また、その足場としてPhosphatidylinositol 4,5-bisphosphate[PI(4,5)P_2]が重要である。今年度は以下のことを明らかにした。
1.脳抽出脂質を用いて作製した単層大型のリポソームを、ヌクレオチド存在下で脳細胞質と反応させると、多数の小胞(直径200nm以下)が形成され、その小胞形成を動的光散乱測定法により定性・定量化する実験系を確立した(Kinuta et al.,PNAS,2002;Kinuta and Takei, Cell Struc.Funct.,2002)。
2.Dynamin IとAmphiphysin Iはシナプス脱分極刺激により脱リン酸化され、サイクリン依存性キナーゼ5(Cdk5/P35)によりリン酸化されることを明らかにした。また、これらのリン酸化-脱リン酸化によるエンドサイトーシス調節の機構を調べた結果、脱リン酸化状態ではリング状に共重合し、リン酸化状態ではリング状共重合がほとんどみられなかった。さらに、リポソームからの小胞形成は脱リン酸化状態でおこり、リン酸化状態では起こらないことから、脱リン酸化状態で小胞形成に機能することが示唆された(Tomizawa et al.,Neuron,2003,in press)。
3.シナプス膜のPI(4,5)P_2合成にかかわるPI(4)P 5-kinaseIγがADP-ribosylation factor 6によって直接活性化をうけ、被覆構成タンパク(clathrin/AP-2)の膜へのリクルートを促進することを明らかにした(Krauss, Kinuta et al., J.Cell.Biol., 2003 in press)。

Research Products

• [Publications] Kinuta M. et al.: "Phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate stimulates vesicle formation from liposomes by brain cytosol"Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 99・5. 2842-2847 (2002)
• [Publications] Kinuta M., Takei K.: "Utilization of liposomes in vesicular transport studies. Review"Cell Struc. Funct.. 27・2. 63-69 (2002)
• [Publications] Kamitani A. et al.: "Distribution of dynamins in testis, and their possible relation to spermatogenesis"Biochem. Biophys. Res. Commun.. 294・2. 261-267 (2002)
• [Publications] Krauss M., Kinuta M.et al.: "ARF6 stimulates clathrin/AP-2 recruitment to synaptic membranes by activating phosphatidylinositol phosphate kinase type Iγ"J. Cell Biol.. (in press). (2003)
• [Publications] Tomizawa K. et al.: "Cdk5/p35-Dependent phosphorylation of amphiphysin and dynamin I : Critical role in clathrin-mediated endocytosis of synaptic vesicle"Neuron. (in press). (2003)
• [Publications] Kinuta M. et al.: "Formation of S-[2-carboxy-1-(1H-imidazol-4-yl)ethyl]glutatione, a new metabolite of L-histidine, from cis-urocanic acid and glutathione by the action of glutathione S-transferase"Electrophoresis. 24(in press). (2003)