2020 Fiscal Year Research-status Report
RalGAPとビグアナイドによる腫瘍抑制の分子機構
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19K07342
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
白川 龍太郎 東北大学, 加齢医学研究所, 助教 (50581039)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | Ral / RalGAP / biguanide / metformin / pancreatic cancer |
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| Outline of Annual Research Achievements |
RalはRasスーパーファミリーに属する低分子量GTP結合タンパク質であり、細胞の増殖、生存、膜輸送、アクチン細胞骨格の制御など多様な機能を担っている。哺乳類においてはRalA、RalBが存在する。他のGタンパク質と同様にRalの活性はguanine nucleotide exchange factor (GEF)とGTPase-activating protein (GAP)により調節されている。研究代表者はRalGAPを初めて分子同定し、がんの悪性化におけるRal、RalGAPの役割を解析してきた。RalGAPは触媒サブユニットRALGAPA1あるいはRALGAPA2と共通サブユニットRALGAPBからなるヘテロ複合体である。本年度はpancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC)細胞を用いて、Ralの浸潤・転移への関与を検討し、RALGAPB KOによるRalの恒常的な活性化が、PDAC細胞の浸潤・転移能亢進に大きな役割を持つこと明らかにした（Yoshimachi et al, Cancer Science, in press）。アクチン細胞骨格の再構成やE-cadherinの減少がRalによる浸潤・転移能亢進に関与している可能性が示唆された。これまで、膵臓がんにおいては変異K-RasによるRalGEFを介したRalの活性化が重要であるとされてきたが、本研究はRalGAPによるRalの制御が膵臓がん細胞の浸潤・転移に重要であることを示すものである。また、抗糖尿病薬として知られるビグアナイド化合物は血糖効果作用に加えて腫瘍抑制作用があることが知られている。本研究ではビグアナイドがRalを不活性化することを見いだし、その分子メカニズムを解析した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は代表的なpancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC)細胞のPANC1とMia Paca-2細胞においてRALGAPBをKOし、膵臓がん細胞の浸潤・転移におけるRalの役割を解析した。RALGAPB KO細胞ではGTP型RalA、RalBの量が数倍に増加し、in vitroでの遊走、浸潤能が亢進していた。 RALGAPB KO細胞はコントロール細胞に比べフィロポディア、ラメリポディア構造が増加していたことからRalの活性化によるアクチン細胞骨格の再構成が遊走、浸潤能の亢進に関与している可能性が示唆された。また、E-cadherinが減少していたことからepithelial-mesenchymal transition (EMT)への関与も示唆された。一方、in vitroでの増殖速度にRal活性化の影響は見られなかった。しかし、ヌードマウス皮下移植モデルではRALGAPB KO PDAC細胞はコントロール細胞よりも速い増殖能を示した。また、脾臓移植によりin vivoでの浸潤、転移能を検討したところ、RALGAPB KO PDAC細胞は肝臓への転移、また腸間膜への播種を認めた。これらの結果からRalGAPの喪失によるRalの恒常的活性化が膵臓がん細胞の浸潤・転移能の亢進に重要であることが明らかとなった。本成果はCancer Science誌に発表した(Yoshimachi et al., Cancer Science, in press)。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は膵臓がんをモデルとして、Ralの恒常的活性化が、がんの浸潤・転移に及ぼす影響を明らかにした。しかし、がんの浸潤・転移におけるRal下流の分子メカニズムについてほとんど分かっていない。本課題によりRALGAPB KO細胞ではアクチン細胞骨格の形成が促進されていること、E-cadherinが減少していることが明らかになったため、今後はRalによるアクチン細胞骨格制御の分子メカニズム、およびRalの恒常的活性化がepithelial mesenchymal transition (EMT)の促進に与える影響をを明らかにする。膵臓がんxenograftモデルにおいてphenforminやmetforminなどのビグアナイド化合物が腫瘍の増殖を抑制することが知られている。研究代表者らはビグアナイド化合物がRalの活性に与える影響を検討し、ビグアナイド化合物によりGTP型Ralが減少することを見いだした。RalGAPが活性化されている可能性があるため、リン酸化や細胞内局在などを検討する。今後はビグアナイドによるRal不活性化、腫瘍抑制作用の分子メカニズムを特に膵臓がんをモデルとして明らかにする計画である。
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