細胞膜タンパク質HAI-1の切断を介した新規細胞間接着とがん転移促進機構の解明

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K07047
• Research Institution: Yokohama City University
• Principal Investigator: 東 昌市 横浜市立大学, 生命ナノシステム科学研究科(八景キャンパス), 教授 (10275076)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: MMP-7 / HAI-1 / コレステロール硫酸 / がん転移 / 細胞凝集 / 細胞間接着 / 細胞膜ラフト / マトリプターゼ

Outline of Annual Research Achievements

MMP-7は種々のがん組織で高発現しているマトリックスメタロプロテアーゼの一種であり、その発現量はがんの悪性度と高い相関を示す。私達はMMP-7により、がん転移が促進されるメカニズムとして、以下のような機序を明らかにしてきた。まず、がん細胞により生合成され、分泌・活性化されたMMP-7が、がん細胞の細胞膜成分として存在するコレステロール硫酸と結合する。コレステロール硫酸は細胞膜上のラフトと呼ばれる特殊な脂質組成を持つ領域に存在し、この領域に結合したMMP-7が近傍の細胞表層タンパク質であるHAI-1(hepatocyte growth factor activator inhibitor type 1)を切断することで、がん細胞の細胞間接着を誘導し、細胞凝集を惹起する。また、HAI-1の細胞外領域が細胞間接着の誘導活性に重要であり、細胞間接着を誘導することが示唆されていた。
しかし、本課題研究を進める中でこのHAI-1の細胞外領域による直接的ながん細胞凝集の誘導は弱く、補助的な活性しか持たないことが判明した。一方、いくつかのセリンプロテアーゼ阻害剤により、MMP-7が誘導する細胞凝集が抑制されることから、このメカニズムにセリンプロテアーゼ活性が介在することが示唆された。
そこで、本年度はMMP-7の細胞凝集誘導機構に介在するセリンプロテアーゼの同定を目的として研究を行なった。その結果、HAI-1の標的酵素の一つであるマトリプターゼが候補としてあげられた。事実、リコンビナントのマトリプターゼ触媒ドメインをがん細胞に作用させると、MMP-7を作用させた場合と同様の細胞凝集が誘導された。今後はマトリプターゼ遺伝子を欠損させたがん細胞を作出し、マトリプターゼの細胞凝集への寄与を検証する予定である。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

当研究室はスタッフ１名体制であるが、本年度は研究室に大学院生が不在であった上に、新型コロナ感染症拡大に伴う大学の入構規制により、学部学生が研究室に入れなかった時期があり、実験手技の習得が遅れたことが主な原因と考えられる。

Strategy for Future Research Activity

今後はマトリプターゼ遺伝子を欠損させたがん細胞を作出し、MMP-7を作用させた際に細胞凝集が誘導されなくなるか否かを検証する。細胞凝集が誘導されないことが確認できれば、この細胞にマトリプターゼ発現ベクターを導入し、MMP-7によって誘導される細胞凝集能が回復するか否かを検証する。さらに、MMP-7の作用により、どのようにマトリプターゼ活性が発揮されるのかについて、その作用機序の研究を進めていく予定である。

Causes of Carryover

当研究室はスタッフ１名体制であるが、今年度は研究室に大学院生が不在であったこと、および新型コロナ感染症拡大に伴う大学の入構規制により学部学生が一定期間研究室に来ることができなかった時期があり、その間に計画していた研究を進めることができなかったことが次年度使用額が生じた理由である。
次年度は、大学院生２名および学部学生３名とともに、上記の遅れを取り戻すべく、研究を進める予定である。