膜型マトリックスメタロプロテアーゼの生物学的機能の解析

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13470050
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 清木 元治 東京大学, 医科学研究所, 教授 (10154634)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森 英俊 東京大学, 医科学研究所, 助手 (00323642) ; 後藤 勇 東京大学, 医科学研究所, 助手 (40323638)
• Keywords: 膜型マトリックスメタロプロテアーゼ / MT5-MMP / 小脳 / 神経細胞軸策伸長 / 神経分化

Research Abstract

神経特異的に発現するMT5-MMPが、どのような発生段階で脳組織のどの細胞に発現しているかをタンパク質レベル、mRNAレベルで解析した。成体でMT5-MMPの強い発現が見られた部位は神経の可塑性があるとされる領域であり、MT5-MMPが可塑性の形成に何らかの関与をしている可能性が考えられた。また、小脳の発生においては移動中の顆粒細胞層にMT5-MMPが局在し、その同じ細胞層にゼラチン分解活性が確認されたことから、MT5-MMPが何らかの細胞外基質を切断して顆粒細胞の移動を容易にしている可能性が考えられた。また、P19細胞株を用いたin vitro分化誘導系でneurofilament, MT5-MMP, GFAP mRNAの発現量を解析したところ、MT5-MMPの発現は神経細胞に特異的なものであることが示された。マウス後根神経節の分散初代培養においてneurofilamentとMT5-MMPの免疫染色を行ったことによりMT5-MMPはneurofilamentを発現している神経細胞に発現し、その発現は細胞体、軸索と成長円錐の先端に見られることが明らかになった。MT5-MMPの基質としては現在までにpro-MMP2, ヘパラン硫酸プロテオグリカン,コンドロイチン硫酸プロテオグリカンなどが報告されているが、軸索伸長阻害効果をもつとされているプロテオグリカンの基質上で培養を行ったところ、その阻害効果はMT5-MMPの添加により消失し、MT5-MMPがプロテオグリカンを切断することにより軸索伸長を促進する可能性が示唆された。MMP-2はニワトリの後根神経節分散初代培養でMT5-MMPと同様に軸索と成長円錐の先端に発現することが報告されており、MT5-MMPがMMP-2の活性化を行い、協同的に軸索伸長の際に働いている可能性もある。本研究は、これまでその発現部位と神経細胞における生理的役割が明らかでなかったMT5-MMPが神経細胞特異的に発現し、神経の軸索伸長を制御し、さらには神経のネットワーク形成に関与している可能性を明らかにした。

Research Products

• [Publications] Hayashita-Kinoh H, Kinoh H, Okada A, Komori K, Itoh Y, Chiba T, Kajita M, Yana I, Seiki M: "Membrane-type 5 matrix metalloproteinase is expressed in differentiated neurons and regulates axonal growth"Cell Growth and Diffeentiationr. 12. 573-580 (2001)
• [Publications] Ha HY, Moon HB, Nam MS, Lee JW, Ryoo ZY, Lee TH, Lee KK, So BJ, Sato H, Seiki M, Yu DY: "Overexpression of membrane-type matrix metalloproteinase-1 gene induces mammary gland abnormalities and adenocarcinoma in transgenic mice"Cancer Research. 61. 984-990 (2001)
• [Publications] Uekita T, Tanaka S, Sato H, Seiki, M, Tojo H, Tachi C: "Expression of membrane type-1 matrix metalloproteinase(MT1-MMP)mRNA in trophoblast and endometrial epithelial cell populations of the synepitheliochorial placenta of Goats(Capra hircus)"Archieves of Histoogica Cytology. 65. 411-424 (2001)
• [Publications] Uekita T, Itoh Y, Yana I, Ohno H, Seiki M: "Cytoplasmic tail dependent internalization of membrane-type 1 matrix metalloproteinase(MT1-MMP)is important for its invasion-promoting activity"Journal of Cell Biology. 155. 1345-1356 (2001)