細胞の極性化における細胞骨格とメンブレントラフィックの制御機構

细胞极化中细胞骨架和膜交通的控制机制

基本信息

批准号：
18770163
负责人：
中野賢太郎
金额：
$ 2.37万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

多くの細胞の機能発現においては、細胞の極性情報が重要である。例えば、神経軸索では方向性を伴った細胞の極性成長が、その活動に不可欠である。また細胞極性情報をもとに上皮細胞は組織を形成することができる。本研究では、細胞形態が最もシンプルでよく調べられている分裂酵母Schizosaccharomyces pombeを研究対象に用いて、細胞極性情報の発信と、その下流での細胞形態の形成機構について研究を行った。これまでに私たちは分裂酵母の低分子量Gタンパク質Rhoとその活性制御因子について解析してきた。それらのうち、Rga4がCdc42のGTP加水分解活性を促進することに着目した。米国カルフォルニア大学の塩崎研究室の建部恒博士らとの共同研究により、Cdc42は極性成長をしている細胞端に強く集積することが確かめられた。同時に、Rga4は細胞の胴体部分に集積し、細胞端への局在性が排除されていることが観察された。このRga4の局在様式にはPom1キナーゼが関わる可能性が示唆されている。以前から、pom1遺伝子変異株では分裂酵母の両極性の成長が単極生成長に置き換わることが知られていたが、この原因は不明であった。興味深いことに、今回の建部博士との研究により、pom1遺伝子変異株においてRga4の活性を抑制するとCdc42の局在が単極性から両極性に回復することが判明した。つまり、Pom1はRga4の局在性を制御することでCdc42の細胞端への局在様式を調節していたと考えられた。Pom1は微小管細胞骨格系の支配下でその局在様式が決定されること、Cdc42はアクチン細胞骨格の形成制御に中心的な役割を果たすことを併せると、本研究成果は微小管からアクチン細胞骨格へ、細胞内の空間的構造を配置化する分子機構の一端を解明した点で重要である。

细胞极性信息对于许多细胞功能的表达很重要。例如，具有方向性的极化细胞生长对于神经轴突的活动至关重要。此外，上皮细胞可以根据细胞极性信息形成组织。在本研究中，我们利用细胞形态最简单、研究最深入的裂殖酵母裂殖酵母（Schizosaccharomyces pombe）来研究细胞极性信息的传递以及细胞形态形成的下游机制。至此，我们已经分析了裂殖酵母低分子量G蛋白Rho及其活性调节剂。其中，我们重点关注Rga4促进Cdc42的GTP水解活性。与美国加州大学盐崎实验室的Hisashi Takebe博士合作研究证实，Cdc42在极地生长的细胞边缘强烈积累。同时观察到Rga4在细胞体内积累，并且其定位于细胞边缘的现象被消除。有人认为 Pom1 激酶可能参与了 Rga4 的这种定位模式。人们早就知道裂殖酵母中的双极生长在pom1基因突变体中被单极生长所取代，但其原因尚不清楚。有趣的是，Takebe 博士的这项研究表明，抑制 pom1 基因突变体中的 Rga4 活性可以将 Cdc42 的定位从单极恢复为双极。换句话说，Pom1被认为通过控制Rga4的定位来调节Cdc42在细胞边缘的定位。 Pom1的定位模式是在微管细胞骨架系统的控制下决定的，而Cdc42在控制肌动蛋白细胞骨架的形成中发挥核心作用的事实表明，本研究的结果将导致从微管细胞向肌动蛋白细胞的转变这项研究的重要意义在于它阐明了将细胞内的空间结构排列成骨架的部分分子机制。