ARFおよびARLの活性化定量法および細胞内局在決定法の開発

低分子量GTP結合蛋白質ARFは、オルガネラ間の蛋白質輸送を行う輸送小胞の形成を調節する。哺乳動物には6種類のアイソフォーム(ARF1-ARF6)が存在する。細胞質に不活性なGDP結合型で存在するARFは、グアニンヌクレオチド交換因子(ARF-GEF)により活性を有するGTP型になるとオルガネラ膜に結合する。その部位にCOPIやAP-1などのコート蛋白質複合体が結合して輸送小胞の形成が始まる。次に、形成された輸送小胞上のGTP型ARFにGTPase活性化蛋白質(ARF-GAP)が作用してGTPがGDPへと加水分解され、ARFとともにコート蛋白質が小胞膜から遊離する。この裸の輸送小胞が標的オルガネラ膜に融合し、蛋白質輸送が完了する。つまり、細胞内小胞輸送はARF-GEFによるARFのGTP型への変換とARF-GAPによるGDP型への変換により調節されている。最近、ARFと結合して小胞輸送を調節する蛋白質GGAを同定し、GGA分子の中央にあるGATドメインがGTP結合型ARFとの特異的な結合に関与することを示した。そこで本研究では、この相互作用を利用して以下のことを明らかにした。1.GSTと融合させたGATドメインを用いて、細胞内の活性型ARFを定量するプル・ダウンアッセイ系を確立した。2.ARF-GEFの一種であるBIG2を細胞内で発現させた時に、どのARFのアイソフォームを活性化するのかをこのアッセイ系を用いて調べたところ、ARF1とARF3を活性化し、ARF5やARF6を活性化しないことを証明した。

低分子量GTP結合蛋白質ARFは、オルガネラ間の蛋白質輸送を行う輸送小胞の形成を調節する。哺乳動物には6種類のアイソフォーム(ARF1-ARF6)が存在する。細胞質に不活性なGDP結合型で存在するARFは、グアニンヌクレオチド交換因子(ARF-GEF)により活性を有するGTP型になるとオルガネラ膜に結合する。その部位にCOPIやAP-1などのコート蛋白質複合体が結合して輸送小胞の形成が始まる。次に、形成された輸送小胞上のGTP型ARFにGTPase活性化蛋白質(ARF-GAP)が作用してGTPがGDPへと加水分解され、ARFとともにコート蛋白質が小胞膜から遊離する。この裸の輸送小胞が標的オルガネラ膜に融合し、蛋白質輸送が完了する。つまり、細胞内小胞輸送はARF-GEFによるARFのGTP型への変換とARF-GAPによるGDP型への変換により調節されている。最近、ARFと結合して小胞輸送を調節する蛋白質GGAを同定し、GGA分子の中央にあるGATドメインがGTP結合型ARFとの特異的な結合に関与することを示した。そこで本研究では、この相互作用を利用して以下のことを明らかにした。1.GSTと融合させたGATドメインを用いて、細胞内の活性型ARFを定量するプル・ダウンアッセイ系を確立した。2.ARF-GEFの一種であるBIG2を細胞内で発現させた時に、どのARFのアイソフォームを活性化するのかをこのアッセイ系を用いて調べたところ、ARF1とARF3を活性化し、ARF5やARF6を活性化しないことを証明した。