動物細胞における温度センサーの探索と低温刺激応答シグナル伝達系の解明

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24657140
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 佐藤 孝哉 大阪府立大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (20251655)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 竹中 延之 大阪府立大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (20610504)
• Keywords: 低温刺激 / チロシンキナーゼ / ACK1

Research Abstract

哺乳動物は、体内の温度がほぼ一定に保たれ、細胞を取り囲む環境は極めて安定に維持されている。しかし、哺乳動物の場合でも、生理的環境下で細胞が体温より低い温度にさらされる機会が存在する。とくに直接外界に接する皮膚、気管などは体温より低い状態に存在することがある。このような温度変化を感知し応答する細胞内シグナル伝達系は、ほとんど解析されていない。本年度は、昨年度に引き続き、動物培養細胞細胞を25℃の低温刺激にさらすとリン酸化が強く誘導されることが知られているチロシンキナーゼACK1の機能解析を進めた。
ACK1は、Rhoファミリー低分子量GTP結合蛋白質Cdc42の標的分子として知られている。一方、ACK1は、アダプター分子であるGrb2と結合し、種々のチロシンキナーゼ型細胞膜受容体と会合することも知られている。したがって、ACK1のリン酸化及び活性化を引き起こす上流のシグナル伝達メカニズムとしては、Cdc42を介する系と介さない系が想定される。25℃の低温刺激に応答したACK1のリン酸化誘導におけるCdc42の役割は明らかにされていないので、この点を明らかにするための解析を進めた。まず、ヒト胎児腎由来HEK293細胞のCdc42を効率よくノックダウンするsiRNA配列を検索し、これを用いてCdc42をノックダウンした細胞での25℃の低温刺激に応答したACK1のリン酸化を検討した。一方、25℃の低温刺激に応答したCdc42の活性化を検証するために、プルダウン法とオーバーレイ法によるCdc42の活性化（GTP結合型の増加）検出法の条件検討を行った。
次に、生理的に低温刺激にさらされるマウス皮膚の初代培養細胞を用いて、25℃の低温刺激に応答したACK1のリン酸化を検討した。さらにこの系でのCdc42の関与など、ACK1のリン酸化を誘導するメカニズムの解析も進めた。

Research Products

• [Journal Article] Rho GTPases in insulin-stimulated glucose uptake (2014)
  • Author(s): Takaya Satoh
  • Journal Title: Small GTPases Volume: (In press)
  • DOI: 10.4161/sgtp.28102
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A critical role of the small GTPase Rac1 in Akt2-mediated GLUT4 translocation in mouse skeletal muscle (2014)
  • Author(s): Rumi Izawa, Junyuan Wu, Kaho Kitagawa, Yuma Nihata, Tetsuya Hosooka, Tetsuya Noguchi, Wataru Ogawa, Atsu Aiba, and Takaya Satoh
  • Journal Title: FEBS J Volume: 281 (05) Pages: 1493-1504
  • DOI: 10.1111/febs.12719
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ras-related C3 botulinum toxin substrate 1 (RAC1) regulates glucose-stimulated insulin secretion via modulation of F-actin (2013)
  • Author(s): S. Asahara, Y. Shibutani, K. Teruyama, H. Y. Inoue, Y. Kawada, H. Etoh, T. Matsuda, M. Kimura-Koyanagi, N. Hashimoto, M. Sakahara, W. Fujimoto, H. Takahashi, S. Ueda, T. Hosooka, T. Satoh, H. Inoue, M. Matsumoto, A. Aiba, M. Kasuga, and Y. Kido
  • Journal Title: Diabetologia Volume: 56 (05) Pages: 1088-1097
  • DOI: 10.1007/s00125-013-2849-5
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Astroglial IFITM3 mediates neuronal impairments following neonatal immune challenge in mice (2013)
  • Author(s): Daisuke Ibi, Taku Nagai, Akira Nakajima, Hiroyuki Mizoguchi, Takahiro Kawase, Daisuke Tsuboi, Shin-ichi Kano, Yoshiaki Sato, Masahiro Hayakawa, Ulrike C. Lange, David J. Adams, M. Azim Surani, Takaya Satoh, Akira Sawa, Kozo Kaibuchi, Toshitaka Nabeshima, and Kiyofumi Yamada
  • Journal Title: Glia Volume: 61 Pages: 679-693
  • DOI: 10.1002/glia.22461
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Akt2 regulates Rac1 activity in the insulin-dependent signaling pathway leading to GLUT4 translocation to the plasma membrane in skeletal muscle cells (2013)
  • Author(s): Shinsuke Nozaki, Tomoya Takeda, Takuya Kitaura, Nobuyuki Takenaka, Tohru Kataoka, and Takaya Satoh
  • Journal Title: Cell. Signal. Volume: 25 Pages: 1361-1371
  • DOI: 10.1016/j.cellsig.2013.02.023
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Dblファミリーグアニンヌクレオチド交換因子による細胞機能の調節
  • Author(s): 佐藤孝哉，竹中延之
  • Organizer: 第86回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Invited
• [Presentation] 骨格筋でのインスリン依存性糖取り込みにおけるAkt2によるRac1の制御
  • Author(s): 北川花穂，猪澤瑠美，呉俊元，新畑有麻，竹中延之，佐藤孝哉
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] 骨格筋においてインスリン応答性のRac1活性化を制御するグアニンヌクレオチド交換因子の解析
  • Author(s): 新畑有麻，安田直人，竹中延之，佐藤孝哉
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸
• [Book] The Ras superfamily of small GTP-binding proteins in glucose transporter type 4-mediated glucose uptake signaling in insulin-responsive tissues in "Glucose Uptake: Regulation, Signaling Pathways and Health Implications" (Carter C. Johnson and Davis B. Williams, ed) (2013)
  • Author(s): Takaya Satoh
  • Total Pages: 279
  • Publisher: Nova Science Publishers, Hauppauge, NY, USA