細胞分裂中のカルデスモンとその脱リン酸化の局在

Cdc2キナーゼによる有糸分裂特異的リン酸化は、非筋肉のカルデスモンがプロメタフェーゼ中にマイクロフィラメントから解離します。（ヤマシロ、S。、Y。ヤマキタ、R。石川、および松村F. 1990年。自然（ロンドン）。。細胞質分裂中のカルデスモンリン酸化の機能を調査するために、中期停止の放出後、培養細胞におけるカルデスモンのリン酸化レベル、アクチン結合、およびin vivo局在の関係を調べました。免疫蛍光研究により、カルデスモンは中期の細胞質全体に拡散していることが明らかになりました。細胞質分裂の初期段階では、カルデスモンは依然として拡散的に存在し、細胞質カインズ中の切断溝におけるアクチンの蓄積とは対照的に、収縮リングに集中していません。細胞質分裂の後期段階では、ほとんどのカルデスモンはまだ拡散的に局在していることが観察されていますが、皮質および切断溝ではある程度の濃度が観察されます。娘の細胞が広がり始めると、カルデスモンはF-アクチン含有構造との完全な共局在を示します。これらの観察結果は、同期された細胞分裂中のマイクロフィラメント関連カルデスモンのレベルの変化と一致しています。カルデスモンは、前述のようにノコダゾール治療によって阻止されたプロメタフェーズ細胞のミクロフィラメントから欠落しています（Yamashiro、S.、Y. Yamakita、R。skikawa、およびMatsumura。1990。Nature（Lond。）。344：675-678）。一部の細胞が中期停止の放出後40分で細胞質分裂を開始すると、マイクロフィラメント関連のカルデスモンのレベルは低いままです（間期細胞の12％）。細胞の60％が60分で細胞質分裂を終えると、マイクロフィラメント関連のカルデスモンのレベルは、間期細胞の50％に回収されます。細胞が120分で拡散することを示すと、マイクロフィラメント関連のカルデスモンのレベルが徐々に80％に増加します。脱リン酸化は、細胞質分裂中に発生するようです。細胞が40分で細胞質分裂を見せ始めたときに始まり、ほとんどの細胞が60分で細胞質分裂を終えると完了します。これらの結果は、カルデスモンが少なくとも細胞質カインシスの初期段階では切断溝のマイクロフィラメントと関連しておらず、カルデスモンの脱リン酸化がマイクロフィラメントとの再配分と結合するように見えることを示唆しています。カルデスモンはアクトミオシンATPaseを阻害したり、アクチンアセンブリを調節することが知られているため、収縮リングのアセンブリおよび/または活性化にはマイクロフィラメントからの継続的な解離が必要になる場合があります。

Mitosis-specific phosphorylation by cdc2 kinase causes nonmuscle caldesmon to dissociate from microfilaments during prometaphase. (Yamashiro, S., Y. Yamakita, R. Ishikawa, and F. Matsumura. 1990. Nature (Lond.). 344:675-678; Yamashiro, S., Y. Yamakita, H. Hosoya, and F. Matsumura. 1991. Nature (Lond.) 349:169-172). To explore the functions of caldesmon phosphorylation during cytokinesis, we have examined the relationship between the phosphorylation level, actin-binding, and in vivo localization of caldesmon in cultured cells after their release of metaphase arrest. Immunofluorescence studies have revealed that caldesmon is localized diffusely throughout cytoplasm in metaphase. During early stages of cytokinesis, caldesmon is still diffusely present and not concentrated in contractile rings, in contrast to the accumulation of actin in cleavage furrows during cytokinesis. In later stages of cytokinesis, most caldesmon is observed to be yet diffusely localized although some concentration of caldesmon is observed in cortexes as well as in cleavage furrows. When daughter cells begin to spread, caldesmon shows complete colocalization with F-actin-containing structures. These observations are consistent with changes in the levels of microfilament-associated caldesmon during synchronized cell division. Caldesmon is missing from microfilaments in prometaphase cells arrested by nocodazole treatment, as shown previously (Yamashiro, S., Y. Yamakita, R. Iskikawa, and F. Matsumura. 1990. Nature (Lond.). 344:675-678). The level of microfilament-associated caldesmon stays low (12% of that of interphase cells) when some cells start cytokinesis at 40 min after the release of metaphase arrest. When 60% of cells finish cytokinesis at 60 min, the level of microfilament-associated caldesmon is recovered to 50% of that of interphase cells. The level of microfilament-associated caldesmon is then gradually increased to 80% when cells show spreading at 120 min. Dephosphorylation appears to occur during cytokinesis. It starts when cells begin to show cytokinesis at 40 min and completes when most cells finish cytokinesis at 60 min. These results suggest that caldesmon is not associated with microfilaments of cleavage furrows at least in initial stages of cytokinesis and that dephosphorylation of caldesmon appears to couple with its reassociation with microfilaments. Because caldesmon is known to inhibit actomyosin ATPase and/or regulate actin assembly, its continued dissociation from microfilaments may be required for the assembly and/or activation of contractile rings.