WASPファミリー蛋白によるアクチン細胞骨格制御機構の解明

WASP 家族蛋白阐明肌动蛋白细胞骨架控制机制

基本信息

批准号：
11780507
负责人：
三木裕明
金额：
$ 1.6万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2000
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11780507/
关键词：
N-WASP Cdc42 Arp2 3 complex 糸状仮足神経発生 WAVE Rac IRSp53 WASP アクチン 3 PIP2

项目摘要

前年度までの成果により、N-WASPがCdc42によって活性化されArp2/3complexを介した素早いアクチン重合を誘導して糸状仮足形成などに関わることを突き止めていた。糸状仮足は神経発生時において、神経細胞の先端部の成長円錐と呼ばれる部分において顕著に観察される構造であるので、N-WASPと神経発生の関連について調べた。まずN-WASPの野生型および各種変異体を神経発生のモデルとして頻繁に用いられるPC12細胞に発現させた。その結果、変異型のN-WASPはNGE(神経成長因子)やcAMP刺激による神経突起形成を顕著に抑制した。ここで用いた変異体はN-WASPの上流の制御因子であるCdc42との結合を欠くもの、そして下流の標的であるArp2/3complexを活性化できないものである。ゆえにPC12細胞の神経突起形成においてCdc42、N-WASP、Arp2/3complexというシグナル伝達系が欠かせない働きをしていることが分かった。一方、新しいWASPファミリー蛋白として見出したWAVEに結合する蛋白を調べ、その結果IRSp53という蛋白を見出した。WAVEにはWAVE1、2、3の三つのアイソフォームがあるが、IRSp53はそのSH3ドメインを介してWAVE2に特異的に直接結合した。さらにN末部においてRhoファミリーの一つRacとも直接結合した。その結果Rac/IRSp53/WAVEという三者の蛋白複合体が形成され、IRSp53が「アダプター」としてRacへWAVE2を運んでいることを明らかにした。またその結果Arp2/3complexが強く活性化され、Rac活性化時のラッフル膜形成(膜の波打ち現象)に関与していることを突き止めた。

截至前一年的结果显示，N-WASP 被 Cdc42 激活，通过 Arp2/3 复合物诱导肌动蛋白快速聚合，并参与丝状伪足的形成。丝状伪足是神经发生过程中神经元尖端生长锥中显着观察到的结构，因此我们研究了 N-WASP 与神经发生之间的关系。首先，我们在 PC12 细胞中表达 N-WASP 的野生型和各种突变体，这些细胞经常用作神经发生的模型。结果，突变体 N-WASP 显着抑制了 NGE（神经生长因子）和 cAMP 刺激诱导的神经突形成。这里使用的突变体缺乏与 N-WASP 上游调节因子 Cdc42 的结合，并且不能激活下游靶标 Arp2/3 复合物。因此，我们发现信号转导系统Cdc42、N-WASP和Arp2/3复合体在PC12细胞的神经突形成中发挥重要作用。另一方面，我们研究了一种与 WAVE 结合的蛋白质，我们发现它是一种新的 WASP 家族蛋白质，并发现了一种名为 IRSp53 的蛋白质。 WAVE 具有三种同工型：WAVE1、2 和 3，IRSp53 通过其 SH3 结构域直接与 WAVE2 特异性结合。此外，它的 N 末端直接与 Rho 家族成员 Rac 结合。结果，形成了名为 Rac/IRSp53/WAVE 的三向蛋白复合物，并揭示了 IRSp53 将 WAVE2 作为“适配器”转运至 Rac。我们还发现，Arp2/3 复合物在 Rac 激活后被强烈激活，并参与褶皱膜的形成（膜波动现象）。