Spatial regulation of heterotrimeric G proteins in chemotactic sensing

异源三聚体 G 蛋白在趋化传感中的空间调控

• 批准号: 20K06631
• 负责人: 上村 陽一郎
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K06631/
• 关键词: 三量体Gタンパク質シャトリング; 走化性; 細胞性粘菌; Gip1; 三量体Gタンパク質; GPCRシグナリング; Gタンパク質シャトリング

Gタンパク質共役型受容体（GPCR）シグナリングは基礎生物学や医科学などライフサイエンにおける重要な研究分野である。GPCR受容体は三量体Gタンパク質のグアニンヌクレオチド交換反応によって情報を伝達する。ヒトの白血球や細胞性粘菌のような走化性細胞は化学物質の濃度勾配認識にGPCRシグナリングを利用する。走化性細胞はわずか１%程度の濃度勾配を１０万倍もの濃度域に渡り検出する能力を持つ。申請者は「Gタンパク質シャトリング」と命名した三量体Gタンパク質の細胞内局在制御が勾配認識に必要であることを発見した。この制御の中心はGタンパク質結合因子であるGip1である。Gip1はGタンパク質の脂質修飾を介して細胞質で結合し、走化性物質刺激に応じて解離する。このようなGip1依存的Gタンパク質シャトリング機構がどのように勾配情報を反映した活性化Gタンパク質の膜局在に繋がるかは不明である。そこで、本研究では（１）Gip1とGタンパク質の結合、解離の分子機構、（２）Gタンパク質の空間制御機構の全体像の解明を目的とする。細胞性粘菌を用いた研究から、Gタンパク質の結合因子としてGip1以外にRic8、ElmoE、GflBが知られている。本研究では、これらのGタンパク質結合因子がどのように走化性物質の勾配情報を処理しているかを調べる目的で遺伝学的相互作用を検出する方法を確立した。これにより見出した遺伝学的相互作用について栄養飢餓に対する発生プログラム、走化性を中心に解析を進めた。その結果、Gip1を中心とするGタンパク質の空間制御が走化性応答の広い濃度域で重要であるという結果を得た。この機構は一過的な走化性物質の刺激応答には必須でないが、濃度勾配認識において重要な機能を持つと考えられた。

G蛋白偶联受体（GPCR）信号传导是生命科学研究的重要领域，包括基本的生物学和医学科学。 GPCR受体通过三聚体G蛋白的鸟嘌呤核苷酸交换反应传输信息。趋化细胞（如人白细胞和细胞粘液霉菌）利用GPCR信号传导来实现化学浓度梯度识别。趋化细胞具有在100,000次浓度范围内仅检测1％的浓度梯度的能力。申请人发现，三聚体G蛋白的亚细胞定位调节，称为“ G蛋白shuttleling”，是梯度识别所必需的。该调节的中心部分是GIP1，一种G蛋白结合因子。 GIP1通过G蛋白的脂质修饰在细胞质中结合，并响应于趋化性刺激而解离。目前尚不清楚该GIP1依赖性G蛋白穿梭机制如何导致反映梯度信息的活化G蛋白的膜定位。因此，这项研究旨在阐明（1）GIP1和G蛋白之间结合和解离的分子机制的整体情况，以及（2）G蛋白的空间控制机制。除GIP1外，RIC8，Elmoe和GFLB被称为使用细胞粘液模具的研究中的G蛋白结合因子。这项研究建立了一种检测遗传相互作用的方法，目的是研究这些G蛋白结合因子如何处理趋化性物质的梯度信息。该分析的重点是发展计划和营养饥饿的趋化性。结果表明，在GIP1上以GIP1为中心的G蛋白的空间调节很重要。这种机制对于瞬时趋化刺激反应并不是必需的，而是被认为在浓度梯度识别中具有重要功能。

项目成果

Regulation of heterotrimeric G protein activity in the eukaryotic chemotaxis signaling pathway

真核趋化信号通路中异三聚体 G 蛋白活性的调节

• 发表时间: 2021
• 作者: 名田 茂之;岡田 雅人;上村陽一郎
• 通讯作者: 上村陽一郎

Role of RGSs in gradient sensing by chemotactic cells

RGS 在趋化细胞梯度传感中的作用

• 发表时间: 2020
• 作者: 黒岩麟平;上村陽一郎;上田昌宏
• 通讯作者: 上田昌宏

Talin B regulates collective cell migration via PI3K signaling in Dictyostelium discoideum mounds

Talin B 通过 PI3K 信号传导调节盘基网柄菌丘中的集体细胞迁移

• DOI: 10.1016/j.bbrc.2020.02.060
• 发表时间: 2020
• 期刊: Biochemical and Biophysical Research Communications
• 影响因子: 3.1
• 作者: Shin-Ichi Yamazaki;Hidenori Hashimura;Yusuke V. Morimoto;Yukihiro Miyanaga;Satomi Matsuoka;Yoichiro Kamimura;Masahiro Ueda
• 通讯作者: Masahiro Ueda

GPCR signaling regulation in Dictyostelium chemotaxis

盘基网柄菌趋化性中的 GPCR 信号传导调控

• 发表时间: 2021
• 期刊: Method in Molecular Biology
• 作者: Kamimura,Y. and Ueda;M
• 通讯作者: M

走化性勾配認識における三量体Gタンパク質制御

三聚体 G 蛋白在趋化梯度识别中的调节

• 发表时间: 2020
• 作者: 松岡 里実;上田 昌宏;上村 陽一郎，上田 昌宏
• 通讯作者: 上村 陽一郎，上田 昌宏