【研究分野】細胞生物学

【研究領域課題番号】24570218 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ダイナミン / 細胞質分裂 / アクチン / ミオシン / 細胞性粘菌

【研究成果の概要】

ダイナミンは,細胞膜動態に関与する重要なタンパク質である。近年,ダイナミンは細胞質分裂にも関与することが示されてきており,その阻害剤は,細胞質分裂を標的とした新しいクラスの抗癌剤として注目されている。本研究では, 細胞質分裂におけるダイナミンの役割を明らかにすることを目的にした。ダイナミン遺伝子を欠損する細胞では細胞質分裂が異常になり，ミオシンIIやアクチンが分裂面に正常に集合できなかった。また，これらのダイナミンは分裂面に集まった。さらにダイナミンが収縮環のアクチンの安定化に関与することが分かった。以上から，ダイナミンが細胞質分裂に関与する新たな分子機構を提案した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31

【配分額】5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)

【研究分野】応用微生物学

【研究領域課題番号】21580085 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

微生物 / 細胞質分裂 / 細胞性粘菌

【研究成果の概要】

真核微生物細胞性粘菌は、動物型細胞運動現象解析のためのモデル生物である。研究代表者らが発見した細胞質分裂に関わる細胞性粘菌の D411-2pが、細胞運動を司るアクチンと結合、これを束化すること、細胞基質接着にも関わることがわかった。一方、動物で基質接着に重要なベータインテグリンに相当し、細胞質分裂にも関わる細胞性粘菌のタンパク質 Dib11種のうち、新規6種について GFPを用いて局在を調べ、 Dibのほとんどが細胞膜に局在し、2種は未同定細胞小器官に局在することがわかった。これら2つの細胞機能は、細胞膜でのタンパク質間相互作用を通じて互いに影響しあうものと考えられる。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2009 - 2011

【配分額】4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)

【研究分野】細胞生物学

【研究領域課題番号】21570199 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

細胞質分裂 / アクチン / ミオシン / 細胞分裂 / 細胞性粘菌 / メカノセンシング

【研究成果の概要】

細胞は自分の形をモニターしており、変形し過ぎた場合にはそれを戻すようなフィードバック機構があるに相違ない。このような機構が細胞の形態を維持し、細胞質を等分に分割することを補償するシステムではないかと考え、本研究ではこの分子機構を解明することを目的として行なった。メカノセンサーとしてアクチン繊維が機能していること, PTEN,ミオシンが関与することが分かった。これらの異常は最終的に細胞質異常を引き起こす結果となった。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2009 - 2011

【配分額】4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)

【研究分野】応用微生物学

【研究領域課題番号】18580069 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

微生物 / 細胞質分裂 / 細胞性粘菌 / 細胸性粘菌

【研究成果の概要】

細胞分裂は生命の本質に関わる現象であり、その分子機構解明は、生物学の重要な課題の一つであるとともに、制ガン剤の開発など応用面においても重要である。本研究では、細胞分裂過程のうち細胞質分裂に焦点を絞り、その分子機構解析を行った。細胞質分裂の分子機構は、動物・微生物の細胞と植物細胞で大きく異なるが、本研究は、そのうちヒトなど高等動物の細胞を含む動物型の細胞質分裂を対象とし、細胞壁を持たず高等動物細胞と酷似した様式・機構により分裂する真核微生物、細胞性粘菌の単細胞アメーバをモデルとして行ってきた研究代表者のこれまでの研究の延長上にある。具体的に、研究代表者らが細胞質分裂に関わることを見出したIQGAP様タンパク質GAPA、新規タンパク質D411-2p等の細胞性粘菌のタンパク質分子について、その生理機能、生化学的機能、物理的及び遺伝学的相互作用を、特に細胞骨格との関わりを中心に、細胞骨格を通じて細胞質分裂と関連する他の細胞運動現象への関与も含めて解析することを目的とした。実際には、他の分子も解析したが、早い段階で興味深い結果が出たD411-2pに集中して解析を行った。その結果、第一に、D411-2pが、細胞質分裂同様アクチン細胞骨格の再構築により進行するエンドサイトーシスである貪食作用とマクロピノサイトーシスにも関わることを遺伝子破壊株を用いた解析から明らかにした。第二に、これら二現象でそれぞれ一時的に形成されるFアクチンに富んだ突起であるファゴシティックカップとクラウンにD411-2pが局在することをGFP融合タンパク質を用いて明らかにした。第三に、D411-2pが、やはりアクチン細胞骨格が重要な役割を果たすcAMP走化性運動(細胞遊走)にも関わることを変異株の遊走速度解析から明らかにした。第四に、D411-2pとアクチン系細胞骨格との相互作用を生化学的に明らかにした。第五に、D411-2pの部分断片を用い、Fアクチンとの相互作用及び遺伝的相補性に必要な領域をそれぞれ明らかにした。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2006 - 2007

【配分額】4,010千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 510千円)

【研究分野】応用微生物学・応用生物化学

【研究領域課題番号】11760056 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

細胞性粘菌 / 細胞質分裂 / シグナル伝達 / RasGAP / IQGAP / RhoファミリーGTPase

【研究成果の概要】

細胞質分裂は、細胞分裂の最後に細胞質が二分される段階であるが、等価な娘細胞を複製するために、時間的・空間的に厳密に制御されている。本研究は、細胞質分裂の分子細胞生物学的研究に有利な細胞性粘菌を用い、細胞質分裂の制御に関わるタンパク質の同定と機能解析を目的としている。平成13年度は、まず、細胞性粘菌のESTプロジェクトから見いだした新規RasGAPであるGAPCについて、全長クローニングと配列決定をしたうえで、細胞内での高発現により懸濁培養時に多核化することを明らかにした。GAPCはRasGAPのなかでもGAP1ファミリーに属し、リン脂質特にIP4との結合が予想される。既に示されたように、細胞性粘菌でRasGの遺伝子破壊をすると同様に多核化することから、GAPCはRasGのGAPとして働くことで細胞質分裂に関わるものと考えられた。また、細胞質分裂に関わるタンパク質間の相互作用を解析する目的で酵母細胞質内での相互作用を解析可能なcytotrap two hybridシステムを検討した。細胞質分裂に関わるIQGAP様タンパク質GAPAをbeitとして検索した結果、GAPAと融合しているSOSタンパク質とライブラリーの中に豊富にあるRasGとの間に結合が起こり、そのバックグラウンドでスクリーニングが困難になっていることが判明し、現在のところこの方法ではGAPA結合タンパク質は見いだされていない。現在RasG欠損株からcDNAライブラリーを作り直してスクリーニングに向けて準備中である。

【研究種目】奨励研究(A)

【研究期間】1999 - 2000

【配分額】2,200千円 (直接経費: 2,200千円)

【研究分野】応用微生物学・応用生物化学

【研究領域課題番号】09760070 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

細胞質分裂 / 細胞性粘菌 / シグナル伝達

【研究成果の概要】

細胞質分裂は、細胞分裂の最後に細胞質が二分される段階であるが、等価な娘細胞を複製するために、時間的・空間的に厳密に制御されている。本研究は、細胞質分裂の分子細胞生物学的碩究に有利な細胞性粘菌を用い、細胞質分裂の制御に関わるタンパク質の同定と機能解析を目的としている。これまで、細胞質分裂変異株を利用して,IQGAP様タンパク質GAPAと新規タンパク質CykAを同定した。平成10年度は,CykAタンパク質の機能解析を中心に研究を展開した。まず,細胞質分裂における形態変化をtimelapse videoを用いて観察したところ,CykA欠損細胞では、分裂溝の形成は正常に起こるが、GAPA欠損細胞と同様、中央体の分離にある頻度で失敗するため細胞が多核化することがわかった。また,ヘマグルチニン(HA)エビトーブとの融合タンパク質を作成し,CYkA欠損株で発現させたところ,HA-CykAはCykA欠損株の細胞質分裂の欠陥を相補した。この細胞を用いて間接蛍光抗体法によりHA-CykAの局在を検討したところ、CykAは細胞の表層に局在し,細胞質分裂中は,娘細胞のleading edgeに強く濃縮するパターンを示した。さらに,CykA欠損細胞においても、ミオシンの分裂溝への局在は正常に見られた。これらのことから、CykAは,分裂溝の形成や収縮よりむしろ,娘細胞の分離のための細胞運動に関わっている可能性が示唆された。さらに,CykAの,普遍的な機能を明らかにするため,ESTの配列データベースに対するホモロジー検索で得られた部分配列をもとに、ヒト(2種)とラット(1種)由来のCykA類似タンパク質のcDNAをクローニングし,その全塩基配列を決定した。現在、これらCykA類似タンパク質の機能を解析するため、動物培養細胞系による検討を開始した。

【研究種目】奨励研究(A)

【研究期間】1997 - 1998

【配分額】2,200千円 (直接経費: 2,200千円)

【研究分野】発生生物学

【研究領域課題番号】08044189 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

細胞同期 / 細胞分化 / パターン形成 / 増殖 / 分化 / 細胞質分裂 / リン酸化タンパク質 / 細胞内情報伝達 / 細胞性粘菌 / パたーン形成 / 飢餓

【研究成果の概要】

粘菌における細胞機能の分子機構について国際共同研究を実施し、主として以下の点を明らかにした。
1)精度の高い同調培養系、および安定な細胞マーカー遺伝子と細胞型特異的遺伝子を合わせ持つ2重形質転換体を用いることによって、飢餓処理の時点での個々の細胞の細胞周期内位置がその後の発生過程での細胞分化・パターン形成に決定的に重要であることを明らかにした。すなわち、細胞周期上の増殖/分化の分岐点(PS点)の直前で飢餓処理された細胞は予定胞子細胞にのみ分化し、一方、PS点の直後に飢餓処理された細胞は予定柄細胞にしか分化しないこと、また予定胞子細胞の分化にはそれに先だって細胞周期の再開が必要であることが示された。
2)発生開始のシグナルになる飢餓の情報は、細胞内遊離カルシウム・イオン濃度[Ca^<2+>]iの一過性の上昇によって、細胞内に伝達されること、また飢餓認識・応答に関与する可能性のあるリン酸化タンパク質がいくつか見出された。
3)増殖/分化の切り換えに関与する可能性の高い遺伝子が新たに3つ単離・同定され、またこの切り換えに重要な役割を果たすと考えられる101kDaリン酸化タンパク質がタンパク質合成時のアミノ酸伸長に必須の伸長因子-2(elongation factor-2)であることが明らかにされた。
4)細胞質分裂に関して、ヒトIQGAPに相同なGAPタンパク質が細胞質分裂最終段階の中央体切断に働くこと、また37kDaの新奇タンパク質が細胞質分裂に関与することが示された。
5)cAMPへの走化性運動に関しては、酵母の類似体があるAmiAタンパク質とTrfAタンパク質の2つがともに走化性に関わることが明らかにされた。

【研究種目】国際学術研究

【研究期間】1996 - 1997

【配分額】4,900千円 (直接経費: 4,900千円)