研究
福岡大学 理学部 地球圏科学科 細胞生物学研究室
細胞を動かす分子モーターのしくみを知りたい．
動物の体を構成しているほとんどの細胞は，さまざまな細胞の活性を発現するために接着する足場となる基質を必要とします．特に神経細胞では，細胞体から神経突起が標的細胞にまで伸長する課程で，さまざまな接着基質の関与することが知られています．伸長している神経突起の先端に形成される特徴的な構造である成長円錐では、移動する方向に葉状仮足と糸状仮足が存在します．
それらの仮足の形成にかかわる主要な細胞骨格は，アクチン細胞骨格系であることが明らかにされています．葉状仮足は，成長円錐が接着した基質上に薄く伸展した構造で，その内部では重合端である反矢じり端を仮足先端の細胞膜に向けたアクチン繊維の網目状構造が存在します．アクチン繊維が細胞膜に向かって重合することで，仮足先端の細胞膜が押し出され，葉状仮足が伸展すると考えられています（参照 Fig. 6 from Nakagawa et al., 2006）．
葉状仮足内のアクチン重合は，細胞外からの刺激によって活性化されたRac がWAVE/Scar ファミリー分子を活性化し、さらにArp2/3 複合体のアクチン繊維重合能が活性化するいう多段階の活性化カスケードで誘導されています．
このカスケードに関わるタンパク質は多数知られています。しかし、それぞれが仮足の”どこ”で”なに”をしているのかは、まだ良くわかっていません。私たちは様々な観察技術を使って、そこに迫ろうとしています。
神経回路が形成されるしくみを知りたい。
動物では、胚発生の時期に幼虫の基本的な神経回路が形成されます。しかし、完全変態昆虫では、蛹の中で幼虫の神経回路が成虫の神経回路に作り替えられていきます。この過程は神経回路の再構成であり、しくみが記憶や学習などでの回路形成と同じかもしれません。そこで私たちは、新たに作り上げたショウジョウバエ神経細胞の分化培養系を用いて、その過程の解析を行っています。
主な論文
M. Sumiyoshi, S. Sato, Y. Takeda, K. Sumida, K. Koga, T. Itoh, H. Nakagawa, Y. Shimohigashi, M. Shimohigashi (2011) A Circadian Neuropeptide PDF in the Honeybee, Apis mellifera: cDNA Cloning and Expression of mRNA. Zoological Science. 28:897-909.
M. Tominaga, E Nishihara, T. Oogami, M. Iwasaki, Y. Takagi, M. Shimohigashi and H. Nakagawa (2010) Neurite elongation from Drosophila neural BG2-c6 cells stimulated by 20-hydroxyecdysone. Neurosci. Lett. 482: 250-254.
H. Nakagawa, H. Suzuki, S. Machida, J. Suzuki, K. Ohashi, M. Jin, S. Miyamoto and A. G. Terasaki (2009) Contribution of the LIM Domain and Nebulin-repeats to the Interaction of Lasp-2 with Actin Filaments and Focal Adhesions. PLoS ONE 20: e7530.
Nakagawa, H., Terasaki, A. G., Suzuki, H., Ohashi, K., and Miyamoto, S. (2006) Short-term retention of actin filament binding proteins on lamellipodial actin bundles. FEBS Lett. 580: 3223-3228.
Terasaki, A., Suzuki, H., Nishioka, T., Matsuzawa, E., Nakagawa, H., Miyamoto, S., and Ohashi, K. (2004) A novel LIM and SH3 protein (lasp-2) highly expressing in chicken brain. Biochem. Biophys .Res. Com. 313: 48-54.
Nakagawa, H., Miki, H., Nozumi, M., Takenawa, T., Miyamoto, S., Wehland, J., and Small, J. V. (2003) IRSp53 is co-localised with WAVE2 at the tips of protruding lamellipodia and filopodia independently of Mena. J. Cell Sci. 116:2577-2583.
Nakagawa H, Miki H, Ito M, Ohashi K, Takenawa T, Miyamoto S. (2001) N-WASP, WAVE and Mena play different roles in the organization of actin cytoskeleton in lamellipodia. J. Cell Sci. 114:1555-1565.
Nakagawa, H., and Miyamoto, S. (1998) Actin-filaments localize on the sorting endosomes of 3Y1 fibroblastic cells. Cell Struc. Func. 23:283-290.
From Nakagawa et al., 2006