癌細胞表層に存在するMMP-7機能変換分子の同定とその癌転移促進機構の解析

• Project/Area Number: 15770070
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Structural biochemistry
• Research Institution: Yokohama City University
• Principal Investigator: 東 昌市 横浜市立大学, 木原生物学研究所, 助手 (10275076)
• Project Period (FY): 2003 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000); Fiscal Year 2005: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2004: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2003: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: マトリライシン / MMP-7 / 細胞凝集 / コレステロール硫酸 / 酸性脂質 / 癌転移 / β-シクロデキストリン / 細胞表層タンパク質

Research Abstract

これまでに、大腸癌細胞をマトリライシン(MMP-7,MAT)で処理すると、その転移能が著しく上昇することが明らかになっている。また、in vitroではMAT処理により大腸癌細胞の細胞凝集が促進されるが、その凝集が転移能上昇に相関する。一方、種々の癌細胞をMAT処理するとMATが癌細胞表層の特殊ドメインであるラフト・カベオラに結合することから、MATはこの特殊ドメイン内の分子に結合し、かつ、近傍の膜表在性のタンパク質を切断しつつ、細胞凝集を引き起こすことが予想される。昨年度の研究からMAT結合分子の活性はメタノール・クロロホルム混合液で抽出可能であることが判明し、脂質成分であることが示唆された。そこで、癌細胞から抽出した総脂質を陰イオン交換樹脂で分画したところ、吸着画分にのみMAT結合活性が存在することが判明し、この画分に含まれる硫酸化ガラクトシルセラミド、硫酸化ラクトシルセラミド、硫酸化コレステロールおよびカルジオリピンなどの酸性脂質がMAT結合分子の候補として挙げられた。しかしながら、これらの脂質をリボソームに取り込ませた後、MAT結合活性を調べた結果、いずれの脂質もMATと結合したことから、これらの候補を一つに絞り込むことが困難であった。今回、β-シクロデキストリン(β-CD)で癌細胞を処理するとMATの細胞表層への結合が阻害されるとともに、MATが誘導する細胞凝集が顕著に抑制されることを見出した。また、このβ-CDの効果は細胞へのコレステロールの再供給では回復せず、コレステロール硫酸を再供給した場合のみ回復した。β-CDは細胞膜からコレステロールやコレステロール硫酸を抽出するのに対し、硫酸化ガラクトシルセラミドや硫酸化ラクトシルセラミド、カルジオリピンは抽出しないことから、癌細胞表層の主要なMAT結合分子がコレステロール硫酸であることが明らかになった。

Research Products

• [Journal Article] Identification of Membrane-bound Serine Proteinase Matriptase as Processing Enzyme of Insulin-like Growth Factor Binding Protein-related Protein-1 (IGFBP-rP1/angiomodulin/ mac25). (2006)
  • Author(s): Sanjida Ahmed
  • Journal Title: FEBS Journal 273 Pages: 615-627
• [Journal Article] Binding of Active Matrilysin to Cell Surface Cholesterol Sulfate Is Essential for Its Membrane-associated Proteolytic Action and Induction of Homotypic Cell Adhesion. (2006)
  • Author(s): Kazuhiro Yamamoto
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry 281 Pages: 9170-9180
• [Journal Article] Production of Soluble Matriptase by Human Cancer Cell Lines and Cell Surface Activation of Its Zymogen by Trypsin. (2005)
  • Author(s): Xinlian Jin
  • Journal Title: Journal of Cellular Biochemistry 95 Pages: 632-647
• [Journal Article] Production of Soluble Matriptase by Human Cancer Cell Lines and Cell Surface Activation of Its Zymogen by Trypsin. (2005)
  • Author(s): Xinlian Jin
  • Journal Title: Journal of Cellular Biochemistry (発表予定)
• [Publications] Shouichi Higashi: "Identification of a Region of β-Amyloid Precursor Protein Essential for Its Gelatinase A Inhibitory Activity."The Journal of Biological Chemistry. 278. 14020-14028 (2003)
• [Publications] Shouichi Higashi: "Novel Processing 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] Mitomu Kioi: "Matrllysin (MMP-7) induces homotyplc adhesion of human colon cancer cells and enhances their metastatic potential In nude mouse model."Oncogene. 22. 8662-8670 (2003)
• [Publications] Saniida Ahmed: "Proteolytic processing of IGFBP-related protein-1(TAF/angiomodulin/mac25) modulates its biological activity."Biochemical and Biophysical Research Communications. 310. 612-618 (2003)