正常細胞と変異細胞の相互認識に関する微細構造学的解析

• 研究課題/領域番号: 19J40132
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 審査区分: 小区分50010:腫瘍生物学関連
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 釜崎 とも子 北海道大学, 先端生命科学研究院, 特別研究員(RPD)
• 研究期間 (年度): 2019-04-25 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 細胞競合 / RasV12 / 細胞膜 / FBP17 / Ras変異細胞 / BARファミリータンパク質 / 電子顕微鏡 / 超解像顕微鏡

研究開始時の研究の概要

体表面や臓器の内表面を構成する単層上皮細胞層において、がん原性変異を持つ細胞が正常細胞に囲まれると、変異細胞が、体の外側に相当する頭頂側に逸脱し、排除される。この現象が惹起されるためには、正常細胞と変異細胞の隣接部位における相互認識が必要であると推測されるが、その仕組みは明らかにされていない。申請者はこれまでに、正常細胞と変異細胞が相互作用した際に特異的に増加もしくは減少する細胞膜タンパク質や、細胞膜の形態制御に関与するタンパク質を16種類見出した。本研究では、これらの候補タンパク質が正常細胞と変異細胞の相互認識、および変異細胞の正常細胞層からの排除において果たす役割を明らかにする。

研究実績の概要

がんの超初期段階においては、少数の変異細胞が正常細胞に囲まれて存在することになる。この状況において正常細胞と変異細胞の境界では、競合的相互作用が生じた結果として、変異細胞が頭頂側 (体外に相当する) に逸脱・排除される。申請者はこれまで、この抗腫瘍作用の分子・形態メカニズムを明らかにするために、正常細胞とRas変異細胞の細胞間接着部位に着目した詳細な電顕観察を行ってきた。その結果、正常細胞とRas変異細胞の境界では、cdc42-FBP17経路を介した特徴的なfinger-like protrusionが正常細胞と変異細胞側の両方から伸長し、これが正常-Ras変異細胞間の相互認識の仕組み ‘protrusion to protrusion response’ として機能する可能性が示唆された。次に、finger-like protrusionの微細構造学的特徴をさらに理解するため、これまで行ってきたX-Y切片の解析に加えて、X-Z切片を観察する手法を確立し、正常-Ras変異細胞境界の細胞膜の形態について定量解析した。Finger-like protrusionは、頭頂側の密着結合の領域を除いて、細胞間接着部位全体に渡って形成されており、細胞膜の波打ち度合いやfinger-like protrusionの頻度については、X-Y切片における結果と同様の傾向が認められた。さらに、finger-like protrusionのその他の特徴について調べたところ、正常-変異細胞間と、正常細胞に囲まれた変異細胞間において細胞非自律的に形成されるfinger-like protrusionは、幅が細い傾向にあることが分かった。また、finger-like protrusionの領域にも細胞間接着構造が維持・形成されていることを反映して、細胞接着構造の配向が変化することも明らかになった。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Sequential oncogenic mutations influence cell competition (2021)
  • 著者名/発表者名: Kohashi Koki、Mori Yusuke、Narumi Rika、Kozawa Kei、Kamasaki Tomoko、Ishikawa Susumu、Kajita Mihoko、Kobayashi Rei、Tamori Yoichiro、Fujita Yasuyuki
  • 雑誌名: Current Biology 巻: 31 号: 18 ページ: 3984-3995
  • DOI: 10.1016/j.cub.2021.06.064
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] FBP17-mediated finger-like membrane protrusions in cell competition between normal and RasV12-transformed cells (2021)
  • 著者名/発表者名: Kamasaki Tomoko、Miyazaki Yumi、Ishikawa Susumu、Hoshiba Kazuya、Kuromiya Keisuke、Tanimura Nobuyuki、Mori Yusuke、Tsutsumi Motosuke、Nemoto Tomomi、Uehara Ryota、Suetsugu Shiro、Itoh Toshiki、Fujita Yasuyuki
  • 雑誌名: iScience 巻: 24 号: 9 ページ: 102994-102994
  • DOI: 10.1016/j.isci.2021.102994
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The CD44/COL17A1 Pathway Plays a Vital Role in the Formation of Multilayered, Transformed Epithelia. (2021)
  • 著者名/発表者名: Kozawa K, ,Sekai M, Ohba K, Ito S, Sako H, Maruyama T, Kakeno M , Kuromiya K, Kamasaki T, Kohashi K, Ishikawa S, Sato N, Asano S, Suzuki H, Tanimura N, Mukai Y, Gotoh N, Tanino M, Tanaka S Natsuga K, Soga T. Nakamura T, Yabuta Y, Saitou M, Ito T, Matsuura K, Tsunoda M,et.al..
  • 雑誌名: Curr Biol 巻: 31 号: 14 ページ: 3086-3097
  • DOI: 10.1016/j.cub.2021.04.078
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 正常細胞と変異細胞間の細胞突起を介した細胞競合制御 (2021)
  • 著者名/発表者名: 釜崎とも子, 藤田恭之
  • 雑誌名: 細胞 巻: 53 (10) ページ: 35-39
• [学会発表] FBP17を介して形成されたfinger-like protrusionは変異細胞の上皮細胞層からの排除を制御する (2021)
  • 著者名/発表者名: 釜崎とも子, 藤田恭之
  • 学会等名: 第73回日本細胞生物学会大会
• [学会発表] FBP17により形成されたfinger-like protrusionは変異細胞の上皮細胞層からの排除を制御する (2021)
  • 著者名/発表者名: 釜崎とも子, 藤田恭之
  • 学会等名: 第44回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 電子顕微鏡による細胞の三次元的・定量的可視化 (2020)
  • 著者名/発表者名: 釜崎とも子
  • 学会等名: 超異分野meetup week 2020
• [学会発表] Sequential oncogenic mutations affect the cell fate of RasV12 cells: from loser to winner in cell competition. (2019)
  • 著者名/発表者名: Koki Kohashi, Rika Narumi, Tomoko Kamasaki, Yasuyuki Fujita
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Sequential oncogenic mutations affect the cell fate of RasV12 cells: from loser to winner in cell competition. (2019)
  • 著者名/発表者名: Koki Kohashi, Rika Narumi, Tomoko Kamasaki, Yasuyuki Fujita
  • 学会等名: Symposium: Cell Competition in Development and Disease
  • 国際学会
• [学会発表] Sequential oncogenic mutations affect the cell fate of RasV12 cells: from loser to winner in cell competition. (2019)
  • 著者名/発表者名: Koki Kohashi, Rika Narumi, Tomoko Kamasaki, Yasuyuki Fujita
  • 学会等名: The 38th Sapporo International Cancer Symposium
  • 国際学会