2023 Fiscal Year Annual Research Report
細胞間結合タイトジャンクションの形態形成メカニズムの解明
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21H02523
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| Research Institution | National Institute for Physiological Sciences |
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Principal Investigator |
古瀬 幹夫 生理学研究所, 生体機能調節研究領域, 教授 (90281089)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 上皮細胞 / タイトジャンクション / クローディン / JAM / CAR / ZO-1 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
私たちは，典型的な培養上皮細胞として知られるイヌ腎臓由来MDCK II細胞から、タイトジャンクション(TJ)の膜タンパク質クローディンファミリー5種とJAM-Aを同時に欠損させた細胞（CJ細胞）において、TJが失われるだけでなく、細胞の頂端付近にベルト状に存在する普遍的な上皮細胞間接着が部分的に破断することを見出していた。この現象の解明はタイトジャンクション形成のみならず、接着複合体の形成メカニズムの理解にも寄与すると考えらえれることから、CJ細胞の特性を詳細に解析した。ZO-1-GFPを接着複合体のマーカーとして安定的に導入したCJ細胞のタイムラプスイメージングにより、CJ細胞の細胞間接着の破断は細胞の伸展や分裂に伴って生じ、自然に修復されたことから、力学的ストレスがCJの破断を引き起こしていることが示唆された。さらに、CJ細胞にクローディン1とJAM-Aの全長分子あるいはこれらの細胞間相互作用欠失変異体やZO－1結合変異体を安定的にCJ細胞に導入して観察した結果、クローディン・JAM-Aによる細胞間接着の安定化には細胞間での相互作用とZO-1との連結の両方が必要であった。超解像顕微鏡を用いてZO-1の分子構造を解析した結果、正常細胞では開いた構造をとるZO-1が、クローディン・JAM-A欠損細胞ではより閉じた構造をとることが示唆された。さらに、CJ細胞からTJの膜タンパク質CARを欠失させると、細胞間接着の破断は増大し、細胞膜にN末端、細胞質側にC末端を向けたZO-1の配向が失われた。これらの結果から、TJの膜タンパク質であるクローディン、JAM-A、CARは、協調的に裏打ちタンパク質ZO-1の分子構造を制御することにより、力学的ストレスに対する上皮細胞間接着の安定性に寄与することがわかった。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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