脱ユビキチン化酵素ＵＳＰ９Ｘによるインスリン受容体基質量制御とがん悪性化の新機構

• Project/Area Number: 15J10937
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Cell biology
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 古田 遥佳 東京大学, 農学生命科学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2015-04-24 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000); Fiscal Year 2017: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2016: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: IGF-I / IRS-2 / MMP-9 / USP9X / Erk1/2 / ユビキチン化リジン残基 / Alpha-Screen / 脱ユビキチン化 / 足場非依存性増殖能 / ユビキチン化サイト

Outline of Annual Research Achievements

これまでの研究から、私は、ヒト前立腺がん細胞株PC3において、USP9XはIRS-2の高発現を維持することによってIGFシグナル下流のErk1/2経路の活性化を維持していることを明らかとしてきた。しかし、IRS-2の高発現がどのような機構でErk1/2経路の活性化を維持するのかについては不明であった。
昨年度の研究から、IRS-2を高発現するPC3細胞はIGF-Iの活性発現に必要な何らかの液性因子を培地中に分泌しており、それがErk1/2経路の活性化に不可欠であることが明らかとなった。そこで本年度は、この液性因子の同定を行い、同定した液性因子の機能解析およびIRS-2による液性因子の分泌/産生制御機構の解明を行った。
今年度の成果より、①IRS-2を発現抑制したPC3細胞で、量変動するIGFシグナル関連タンパク質を探索した結果、IRS-2の発現抑制に伴い、培養上清中のマトリックスメタロプロテアーゼ（MMP）-9が著減することがわかった、②PC3細胞のMMP-9を発現抑制すると、IRS-2の発現抑制した際と同様にErk1/2のリン酸化は顕著に低下し、同時に、DNA合成が顕著に抑制されることがわかった、③PC3細胞のIRS-2を発現抑制すると、MMP-9のmRNA量が減少し、MMP-9タンパク質が細胞辺縁部に凝集することが明らかとなった。以上の結果を併せ、IRS-2はIGFシグナル仲介分子としてだけでなく、MMP-9の産生・分泌の制御を介してErk1/2の恒常的なリン酸化を引き起こすという新しい機能を持つことが初めて明らかとなった。一連の研究から、がん細胞の形質維持における、USP9XによるIRS-2の高発現維持の重要性が示された。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] IRS-2 deubiquitination by USP9X maintains anchorage-independent cell growth via Erk1/2 activation in prostate carcinoma cell line. (2018)
  • Author(s): Furuta Haruka, Yoshihara Hidehito, Fukushima Toshiaki, Yoneyama Yosuke, Ito Akihiro, Worrall Claire, Girnita Ada, Girnita Leonard, Yoshida Minoru, Asano Tomoichiro, Komada Masayuki, Kataoka Naoyuki, Chida Kazuhiro, Hakuno Fumihiko, Takahashi Shin-Ichiro
  • Journal Title: Oncotarget Volume: 9(74) Issue: 74 Pages: 33871-33883
  • DOI: 10.18632/oncotarget.26049
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 前立腺がん細胞においてIRS-2の高発現によりMMP-9の産生が亢進しIGF-I/Eｒｋ１1/2依存的な細胞増殖が誘導される (2019)
  • Author(s): 古田遥佳、片岡直行、伯野史彦、高橋伸一郎
  • Organizer: 第42回日本分子生物学会