マトリックスプロテアーゼによるがん細胞の機能制御

• Project/Area Number: 13216084
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Yokohama City University
• Principal Investigator: 宮崎 香 横浜市立大学, 木原生物学研究所, 教授 (70112068)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 東 昌市 横浜市立大学, 木原生物学研究所, 助手 (10275076)
• Project Period (FY): 2001 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥37,600,000 (Direct Cost: ¥37,600,000); Fiscal Year 2004: ¥8,800,000 (Direct Cost: ¥8,800,000); Fiscal Year 2003: ¥8,800,000 (Direct Cost: ¥8,800,000); Fiscal Year 2002: ¥9,000,000 (Direct Cost: ¥9,000,000); Fiscal Year 2001: ¥11,000,000 (Direct Cost: ¥11,000,000)
• Keywords: プロテアーゼ / MMP / 細胞外マトリックス / がん転移 / APP / MT1-MMP / ラミニン5 / ラミニン6 / 細胞接着分子 / 腫瘍増殖 / 浸潤 / メタロプロテアーゼ / マトリライシン / MMP-7 / がん細胞 / 大腸がん / 血管新生 / 血管内皮細胞 / カドヘリン

Research Abstract

マトリックスプロテアーゼによる細胞外マトリックス(ECM)分子の機能修飾、およびがん細胞の浸潤・転移への関与について研究を行った。上皮基底膜の主要成分であるラミニン5(LN5:α3/β3/γ2)は細胞の接着と運動を効率的に促進する。BMP-1様酵素によってLN5のα3鎖C末端に存在するG4-5ドメインが除去されることによりLN5が低活性型(前駆体型)から高活性型(成熟型)へと変換されること、また除去されたG4-5ドメインはヘパラン硫酸結合能を介して前駆体LN5をECMに沈着させる役割を果たすことが明らかになった。プロテアーゼの作用にによるこのようなLN5の機能変換は基底膜および間質へのがん細胞の浸潤に寄与すると考えられる。一方、腫瘍血管基底膜に蓄積するIGF結合蛋白質様分子であるアンジオモジュリン/IGFBP-rP1(AGM)が膜結合型セリンプロテアーゼの一種であるマトリプターゼ(Mat)により限定分解されること、これに伴いAGMの細胞接着活性が増大し、IGF/insulin結合活性が消失することなどが判明した。さらに、Matが多様なヒトがん細胞で発現し、可溶性酵素として分泌されることや、Matをヒト胃がん細胞に強制発現させるとヌードマウスでの腫瘍増殖と腫瘍血管新生が著明に促進されることが判明した。この効果はMatによるAGMの分解と関係する可能性が考えられる。以上の結果は細胞外蛋白質に対するプロテアーゼの作用ががん細胞の増殖や浸潤に大きな影響を与えることを示唆する。

Research Products

• [Journal Article] Regulation of biological activity and matrix assembly of laminin-5 by COOH-terminal, LG4-5 domain of alfa3 chain. (2005)
  • Author(s): Tsubota, Y., Miyazaki, K.et al.
  • Journal Title: J.Biol.Chem 280 Pages: 14370-14377
• [Journal Article] Regulation of matrix metalloproteinase-9 expression by extracellular pH in mouse metastatic melanoma cells. (2005)
  • Author(s): Yasumasa K., Miyazaki, K.et al.
  • Journal Title: J.Biol.Chem. (印刷中)
• [Journal Article] Proteolytic Processing of laminin-5 by MT1-MMP in tissues and its effects on epithelial morphology. (2004)
  • Author(s): Koshikawa, N, Miyazaki, K.et al.
  • Journal Title: FASEB J. 182 Pages: 364-366
• [Journal Article] The basement membrane protein laminin-5 acts as a soluble cell motility factor. (2004)
  • Author(s): Kariya, Y., Miyazaki, K.
  • Journal Title: Exp.Cell Res. 297 Pages: 508-520
  • NAID: 10012958439
• [Journal Article] Characterization of laminin-5B(α3Bβ3γ2) and N-terminal proteolytic fragment of α3B chain : Promotion of cellular adhesion, migration and proliferation. (2004)
  • Author(s): Kariya, Y., Miyazaki, K.et al.
  • Journal Title: J.Biol.Chem. 279 Pages: 24774-24784
• [Journal Article] Regulation of Biological Activity of Laminin-5 by Proteolytic Processing of γ2 Chain. (2004)
  • Author(s): Ogawa, T., Miyazaki, K.et al.
  • Journal Title: J.Cell.Biochem. 92 Pages: 701-714
• [Book] 改訂第3版タンパク質実験ノート(上下巻) (2004)
  • Author(s): 岡田雅人, 宮崎薫/編集
  • Total Pages: 380
  • Publisher: 羊土社
• [Publications] Higashi, S., Miyazaki, K.: "Identification of a region of β-amyloid precursor protein essential for its gelatinase A-inhibitory activity"J.Biol.Chem. 278. 14020-14028 (2000)
• [Publications] Kariya, Y., Miyazaki, K.et al.: "Differential regulation of cellular adhesion and migration by laminin-5 variants with structural changes in the G3 domain of α3 chain."J.Cell.Biochem. 88. 506-52 (2003)
• [Publications] Higashi, S., Miyazaki, K.: "Novel promising of β-amyloid precursor protein catalyzed by membrane type 1 matrix metalloproteinase releases a fragment lacking the inhibitor domain against gelatinase A."Biochemistry. 42. 6514-6526 (2003)
• [Publications] Kioi, M., Miyazaki, K.et al.: "Matrilysin (MMP-7) induces homotypic adhesion of hung colon cancer cells and enhances heir metaslatic potential in snide mouse model."Oncogene. 22. 8662-8670 (2003)
• [Publications] Ahmed, S., Miyazaki, K.et al.: "Proteolytic processing of IGFBP-related protein-1 (TAF/angiomodulin/mac25) modulates its biological activity."Biochem.Biophys.Res.Commun.. 310. 612-618 (2003)
• [Publications] Kariya, Y., Miyazaki, K.et al.: "Characterization of laminin-5B (α3Bβ3γ2) and N-terminal proteolytic fragment of α3B chain : Promotion of cellular adhesion migration and proliferation."J.Blol.Chem.. in press. (2004)
• [Publications] 岡田雅人, 宮崎香・編著: "タンパク質実験ノート(上下)第3判"羊土社. 303 (2004)
• [Publications] Hirosaki, T., Miyazaki, K.et al.: "Laminin-6 is activated by proteolytic processing and regulates celluar adhesion and migration differently from laminin-5"J.Biol.Chem.. 277. 49287-49295 (2002)
• [Publications] Huo, H., Miyazaki, K.et al.: "MMP-7 (matrilysin) accelerated growth of human umbilical vein endothelial cells (HUVECs)"Cancer Lett.. 177. 95-100 (2002)
• [Publications] Mizushima, H., Miyazaki, K.et al.: "Expression of laminin-5 enhances tumorigenicity of human fibrosarcoma cells in nude mice"Jpn.J.Cancer Res.. 93. 652-659 (2002)
• [Publications] Kariya, Y., Miyazaki, K.et al.: "Efficient expression system of human recombinant laminin-5"J.Biochem.. 132. 629-637 (2002)
• [Publications] Kariya, Y., Miyazaki, K., et al.: "Differential regulation of cellular adhesion and migration by laminin-5 variants with structural changes in the G3 domain of α3 chain"J.Cell. Biochem.. 88. 506-520 (2003)
• [Publications] Higashi, S., Miyazaki, K.: "Identification of a region of β-amyloid precursor protein essential for its gelatinase A-inhibitory activity"J.Biol.Chem.. (in press).
• [Publications] 宮崎香, 岡田雅人 編著: "実験医学増刊号「探索から機能解析へ向うプロテオミクス時代のタンパク質研究」"羊土社. 218 (2002)
• [Publications] Kagesato, Y., Miyazaki, K.et al.: "Sole expression of laminin g2 chain in invading tumor cells and its assoication with stromal fibrosis in lung adenocarcinomas"Jpn.J.Cancer Res.. 92. 184-192 (2001)
• [Publications] Adachi, Y., Miyazaki, K.et al.: "Expression of anglomodulin(TAF/Mac25)in invading tumor cells and blood vessels correlates with tumor progression and poor prognosis in human colorectal cancers"Int.Cancer Res.. 95. 216-222 (2001)
• [Publications] Jin, M., Miyazaki, K.et al.: "Expression of serine proteinase inhibitor PP5/TFPI-2/MSPI decreases invasive potential of human choriocarcinoma cells in vitro and in vivo"Gynecol.Oncol.. 83. 325-333 (2001)
• [Publications] Nishikwa, I., Miyazaki, K.et al.: "Matrilysin stimulates DNA synthesis of cultured vascular endothelial cells and induces angiogenesis in vivo"Cancer Lett.. 173. 175-182 (2001)
• [Publications] Huo, H., Miyazaki, K.et al.: "MMP-7(matrilysin)accelerated growth of human umbilical vein endothelial cells(HUVECs)"Cancer Lett.. 177. 95-100 (2002)
• [Publications] Mizushima, H., Miyazaki, K.et al.: "Expression of laminin-5 enhances tumorigenicity of human fibrosarcoma cells in nude mice"Jpn.J.Cancer Res.. (in press).
• [Publications] 宮崎香, 森山佳谷乃: "バイオサイエンスの新世紀。第8巻:多細胞体の構築と細胞接着システム(関口清俊、鈴木信太郎編)"共立出版(分担). 174-186 (2001)