重合端因子の単分子可視化を用いた急性アクチン重合シグナルの解明

2008 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19390075
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 渡邊 直樹 Kyoto University, 医学研究科, 准教授 (80303816)
• Keywords: 細胞・組織 / 一分子計測 / 生体分子 / ナノバイオ / コフィリン / アクチン重合 / 細胞シグナル / フォルミンファミリー

Research Abstract

本研究では,2つのアクチン重合端生成制御について新知見が得られた.1つはアクチン脱重合因子による線維切断に関するものである.以前,われわれは細胞内蛍光単分子イメージングにより,葉状仮足内のアクチン重合端阻害分子,キャッピングプロテインが1.2秒の半減期で高頻度に脱キャップされることが見出し,高頻度線維切断-再結合仮説を提唱した(ジャーナルオブセルバイオロジー誌2006年発表).この仮説検証のため,アクチン脱重合因子コフィリンのコファクターであるAIP1を解析した.まず,AIP1がコフィリンによる線維切断に依存して線維断端に結合することを細胞内で実証した.更に,その分子動態から細胞伸展縁にある葉状仮足では毎秒280アクチン分子長の線維に1回,AIP1を介する切断が起きる結果を得た.これはこれまで主要と考えられてきたArp2/3複合体によるアクチン重合核形成より15倍の頻度であり,アクチン切断点から盛んな線維伸張が起きることを定量的に解明した(プロスワン誌発表).これと関連して,フォルミン蛋白質の1つmDia1が細胞内アクチン単量体増加にトリガーされ,アクチン重合核を形成しプロセッシブに線維伸長させる急性アクチン線維修復機構を見出した.重要なことに,その重合活性が高い細胞内部位は上記AIP1を介するアクチン崩壊が盛んな部位と局在が一致した.線維崩壊が単量体アクチンの濃度不均一性を細胞内に作り,特定分子を活性化することで再重合を亢進させるフィードバック機構を発見したと考えている(ジャーナルオブセルサイエンス誌発表).

Research Products

• [Journal Article] Cdc42 and Rac family GTPases regulate mode and speed but not direction of primary fibroblast migration during PDGF-dependent chemotaxis. (2009)
  • Author(s): Monypenny, J., Zicha, D., Higashida, C, Oceguera-Yanez, F., Narumiya, S., Watanabe, N
  • Journal Title: Molecular and Cellular Biology
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] An order of magnitude faster AIPl-associated actin disruption than nucleation by the Arp2/3 complex in lamellipodia. (2009)
  • Author(s): Tsuji, T., Miyoshi, T., Higashida, C, Narumiya, S., Watanabe, N.
  • Journal Title: PLoS ONE 4 Pages: e4921
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Imatinib mesylate (STI571)-induced cell edge translocation of kinase-active and kinase-defective Abelson kinase : requirements of myristoylation and srchomology 3 domain. (2009)
  • Author(s): Fujita, A., Shishido, T., Yuan, Y., Inamoto, E., Narumiya, S., Watanabe. N.
  • Journal Title: Molecular Pharmacology 75 Pages: 75-84
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] G-actin regulates rapid induction of actin nucleation by mDial to restore cellular actin polymers. (2008)
  • Author(s): Higashida, C., Suetsugu, S., Tsuji, T., Monypenny, J., Narumiya, S., Watanabe, N.
  • Journal Title: Journal of Cell Science 121 Pages: 3403-3412
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Shootinl interacts with actin retrograde flow and LI-CAM to promote axon outgrowth. (2008)
  • Author(s): Shimada, T., Toriyama, M., Uemura, K., Kamiguchi, H., Sugiura, T., Watanabe. N., Inagaki, N.
  • Journal Title: Journal of Cell Biology 181 Pages: 817-829
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] mDia2 induces the actin scaffold for the contractile ring and stabilizes its position during cytokinesis in NIH 3T3 cells. (2008)
  • Author(s): Watanabe, S., Ando, Y., Yasuda, S., Hosoya, H., Watanabe. N., Ishizaki, T., Narumiya, s.
  • Journal Title: Molecular Biology of the Cell 19 Pages: 2328-2338
  • Peer Reviewed
• [Presentation] STI571に誘導されるablの細胞辺縁トランスロケーション (2009)
  • Author(s): Yuan Y., Fujita A., Shishido T., Narumiya S., Watanabe N. (speaker)
  • Organizer: 第82回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2009-03-18
• [Presentation] A role of homeostasis between G- and F-actin in filament nucleation and actin polymer restoration by mDial. (2008)
  • Author(s): Higashida C., Watanabe N.
  • Organizer: 第48回アメリカ細胞生物学会
  • Place of Presentation: 米国サンフランシスコ
  • Year and Date: 2008-12-15
• [Presentation] Rapid actin polymer restoration mechanism by mDial and other actin nucleators regulated by concentration fluctuation of G-actin. (2008)
  • Author(s): Higashida C., Suetsugu S., Narumiya S., Watanabe N. (speaker)
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会年会・第81回日本生化学会大会合同大会(備考 : シンポジウム主催)
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2008-12-11
• [Presentation] A paradoxical effect of actin monomer inhibitors to increase drug-free G-actin in cells : an unexpected role of G-actiti revealed by pharmacokinetic simulation. (2008)
  • Author(s): Watanabe, N., Higashida, C.
  • Organizer: THE UEHARA MEMORIAL FOUNDATIONSYMPOSIUM-2008 Systems Biology : The Challenge of Complexity
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2008-07-01
• [Book] Systems Biology The Challenge of Complexity. Chapter : "A possible role of homeostasis between monomeric and filamentous actin in filament nucleation reveald by pharmacokinetic modeling. " (2009)
  • Author(s): Watanabe N., Higashida C.
  • Total Pages: 7
  • Publisher: Springer
• [Remarks]
  • URL: http://www5.mfour.med.kyoto-u.ac.jp/n-watanabe.html