機械刺激による細胞の形づくり:極性形成と接着斑分子の役割

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10480180
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 曽我部 正博 名古屋大学, 医学部, 教授 (10093428)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 辰己 仁史 名古屋大学, 医学部, 助手 (20171720)
• Keywords: 機械刺激 / SAチャネル / 細胞内Ca^<2+> / 接着斑 / インテグリン / 細胞極性

Research Abstract

血管内皮細胞は一般的に紡錘形を呈し、血管走行に対してその長軸を平行に配列している。この形態や配列は血流に対する機械的抵抗を激弱し、内皮細の血管壁からの剥離を防ぐという大切な意義がある。これまでに血流や血管伸展等の機械刺激がこの形態や配列を導くことが分かっている。本研究の最終目的は、培養内皮細胞を用いて伸展刺激による形態配列応答の分子機構の全容を明らかにすることにある。我々はこれまでに、伸展受容体(SAチャネル)と却胞内Ca^<2+>の関わりを中心に解析を進め、{伸展刺激→ SAチャネル活性化→細胞内Ca上昇→カルシニューリン活性化→srcの脱燐酸化とその活性化→接着斑蛋白質チロシン燐酸化→接着斑と細胞骨格の再編成→形態応答}という細胞内シグナルカスケードの存在を明らかにしてきた。今回はCa^<2+>、cAMP、細胞骨格、接着斑蛋白質等の動態を解析し、細胞形態の極性(伸展軸に対して垂直に妃列する性質)の起源を探った。
その結果、細胞内Ca^<2+>は空間的に均一に上昇し、cAMPは形態応答には直接には関与しないことが分かった。一方、細胞骨格や接着斑は形態応答に先行して配向する蛍光が認められた。アクチン線維の形成は、接着斑及びそのCa^<2+>依存的チロシン燐酸化に依存すること、また伸展刺激はまずインテグリンに負荷されることを考慮すると、インテグリンから細胞骨格へと向かうoutside-inのシグナル伝達機構がアクチンの方向性のあるリモデリングを生み出すのではないかと考えられる。すなわち伸展依存性のりモデリングは、<SAチャネル→細胞内Ca^<2+>上昇→接着斑蛋白質のチロシン燐酸化>という信号カスケードに加えて、<インテグリン→接着斑蛋白質→細胞骨格>と続く信号カスケードが、接着斑上でクロストークして生じるのではないかと考えられる。現在この新しい仮説を検証するための実験系を開発中である。

Research Products

• [Publications] QiZ.,Sokabe,M.: "Dynamic properties of individual water molecules in a hydrophobic pore lined with acyl chains:a molecular dynamics study." Biophys Chem,. 71. 35-50 (1998)
• [Publications] Naruse,K.Sai,X.,Yokoyama,N.,Sokabe,M.: "Uniaxialcyclic stretch indeces c-src activation and traslocation in human endothelial cells via SA channel activation." FEBS Lett. 441. 111-115 (1998)
• [Publications] Naruse,K.,Yamada,T.,Sokabe,M.: "Involvement of SA channels in orienting response of cultured endothelial cells to cyclic stretch." Am J Physiol.43. H1532-H1538 (1998)
• [Publications] Naruse,K.,Yamada,T.Hamaguchi,M.,Sokabe,M.: "Stretch dependent tyrosine phosphorylation regulates morphological response of endothelial cells." Oncogene. 17. 455-463 (1998)
• [Publications] Fujtsuka,N.,Fujitsuka,C.,Shimomura,Y.,Murakami,T.,Yoshimura,A.,Kawakami,K.,Ritchie,WF.,Kaneko,N.Sokabe,M.: "Intramembrane structure of the sensory axon terminals in bulfrog muscle spindles." Anatom Rec.252. 340-354 (1998)
• [Publications] 曽我部正博、成瀬恵治、河上啓介、小畑秀一: "伸展刺激に対する血管内皮細胞の反応とカルシウム" Clinical Calcium,. 8. 1316-1322 (1998)
• [Publications] Sokabe,M.,Yu,W.,Takemoto,K.: "Elsevier Science,BV.Amsterdam," Ionic mechanisms of RVD in A6 cells:SA channel,[Ca^<2+>]_1,whole cell currents,and RVD. In“Cell Volume Regulation:The Molecular Mechanism and Volume Sensing Machinery"(ed.Okada,Y.),214pages, PP71-84 (1998)
• [Publications] 曽我部正博、臼倉次郎編著: "バイオイメージング" 共立出版, 266 (1998)