正常細胞と変異細胞の相互認識に関する微細構造学的解析

• Project/Area Number: 19J40132
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 50010:Tumor biology-related
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 釜崎 とも子 北海道大学, 先端生命科学研究院, 特別研究員(RPD)
• Project Period (FY): 2019-04-25 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 細胞競合 / RasV12 / 細胞膜 / FBP17 / Ras変異細胞 / BARファミリータンパク質 / 電子顕微鏡 / 超解像顕微鏡

Outline of Research at the Start

体表面や臓器の内表面を構成する単層上皮細胞層において、がん原性変異を持つ細胞が正常細胞に囲まれると、変異細胞が、体の外側に相当する頭頂側に逸脱し、排除される。この現象が惹起されるためには、正常細胞と変異細胞の隣接部位における相互認識が必要であると推測されるが、その仕組みは明らかにされていない。申請者はこれまでに、正常細胞と変異細胞が相互作用した際に特異的に増加もしくは減少する細胞膜タンパク質や、細胞膜の形態制御に関与するタンパク質を16種類見出した。本研究では、これらの候補タンパク質が正常細胞と変異細胞の相互認識、および変異細胞の正常細胞層からの排除において果たす役割を明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

がんの超初期段階においては、少数の変異細胞が正常細胞に囲まれて存在することになる。この状況において正常細胞と変異細胞の境界では、競合的相互作用が生じた結果として、変異細胞が頭頂側 (体外に相当する) に逸脱・排除される。申請者はこれまで、この抗腫瘍作用の分子・形態メカニズムを明らかにするために、正常細胞とRas変異細胞の細胞間接着部位に着目した詳細な電顕観察を行ってきた。その結果、正常細胞とRas変異細胞の境界では、cdc42-FBP17経路を介した特徴的なfinger-like protrusionが正常細胞と変異細胞側の両方から伸長し、これが正常-Ras変異細胞間の相互認識の仕組み ‘protrusion to protrusion response’ として機能する可能性が示唆された。次に、finger-like protrusionの微細構造学的特徴をさらに理解するため、これまで行ってきたX-Y切片の解析に加えて、X-Z切片を観察する手法を確立し、正常-Ras変異細胞境界の細胞膜の形態について定量解析した。Finger-like protrusionは、頭頂側の密着結合の領域を除いて、細胞間接着部位全体に渡って形成されており、細胞膜の波打ち度合いやfinger-like protrusionの頻度については、X-Y切片における結果と同様の傾向が認められた。さらに、finger-like protrusionのその他の特徴について調べたところ、正常-変異細胞間と、正常細胞に囲まれた変異細胞間において細胞非自律的に形成されるfinger-like protrusionは、幅が細い傾向にあることが分かった。また、finger-like protrusionの領域にも細胞間接着構造が維持・形成されていることを反映して、細胞接着構造の配向が変化することも明らかになった。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Sequential oncogenic mutations influence cell competition (2021)
  • Author(s): Kohashi Koki、Mori Yusuke、Narumi Rika、Kozawa Kei、Kamasaki Tomoko、Ishikawa Susumu、Kajita Mihoko、Kobayashi Rei、Tamori Yoichiro、Fujita Yasuyuki
  • Journal Title: Current Biology Volume: 31 Issue: 18 Pages: 3984-3995
  • DOI: 10.1016/j.cub.2021.06.064
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] FBP17-mediated finger-like membrane protrusions in cell competition between normal and RasV12-transformed cells (2021)
  • Author(s): Kamasaki Tomoko、Miyazaki Yumi、Ishikawa Susumu、Hoshiba Kazuya、Kuromiya Keisuke、Tanimura Nobuyuki、Mori Yusuke、Tsutsumi Motosuke、Nemoto Tomomi、Uehara Ryota、Suetsugu Shiro、Itoh Toshiki、Fujita Yasuyuki
  • Journal Title: iScience Volume: 24 Issue: 9 Pages: 102994-102994
  • DOI: 10.1016/j.isci.2021.102994
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The CD44/COL17A1 Pathway Plays a Vital Role in the Formation of Multilayered, Transformed Epithelia. (2021)
  • Author(s): Kozawa K, ,Sekai M, Ohba K, Ito S, Sako H, Maruyama T, Kakeno M , Kuromiya K, Kamasaki T, Kohashi K, Ishikawa S, Sato N, Asano S, Suzuki H, Tanimura N, Mukai Y, Gotoh N, Tanino M, Tanaka S Natsuga K, Soga T. Nakamura T, Yabuta Y, Saitou M, Ito T, Matsuura K, Tsunoda M,et.al..
  • Journal Title: Curr Biol Volume: 31 Issue: 14 Pages: 3086-3097
  • DOI: 10.1016/j.cub.2021.04.078
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 正常細胞と変異細胞間の細胞突起を介した細胞競合制御 (2021)
  • Author(s): 釜崎とも子, 藤田恭之
  • Journal Title: 細胞 Volume: 53 (10) Pages: 35-39
• [Presentation] FBP17を介して形成されたfinger-like protrusionは変異細胞の上皮細胞層からの排除を制御する (2021)
  • Author(s): 釜崎とも子, 藤田恭之
  • Organizer: 第73回日本細胞生物学会大会
• [Presentation] FBP17により形成されたfinger-like protrusionは変異細胞の上皮細胞層からの排除を制御する (2021)
  • Author(s): 釜崎とも子, 藤田恭之
  • Organizer: 第44回日本分子生物学会年会
• [Presentation] 電子顕微鏡による細胞の三次元的・定量的可視化 (2020)
  • Author(s): 釜崎とも子
  • Organizer: 超異分野meetup week 2020
• [Presentation] Sequential oncogenic mutations affect the cell fate of RasV12 cells: from loser to winner in cell competition. (2019)
  • Author(s): Koki Kohashi, Rika Narumi, Tomoko Kamasaki, Yasuyuki Fujita
  • Organizer: 第43回日本分子生物学会年会
• [Presentation] Sequential oncogenic mutations affect the cell fate of RasV12 cells: from loser to winner in cell competition. (2019)
  • Author(s): Koki Kohashi, Rika Narumi, Tomoko Kamasaki, Yasuyuki Fujita
  • Organizer: Symposium: Cell Competition in Development and Disease
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Sequential oncogenic mutations affect the cell fate of RasV12 cells: from loser to winner in cell competition. (2019)
  • Author(s): Koki Kohashi, Rika Narumi, Tomoko Kamasaki, Yasuyuki Fujita
  • Organizer: The 38th Sapporo International Cancer Symposium
  • Int'l Joint Research