タイトジャンクションの接着分子オクルディンの構造と機能の解析:ギャップジャンクションのコネキシンとの比較

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09044290
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 月田 承一郎 京都大学, 医学研究科, 教授 (50155347)
• 研究分担者: 伊藤 雅彦 京都大学, 医学研究科, 助手 (70270486) ; 月田 早智子 京都大学, 医療技術短期大学部, 教授 (00188517) ; ナーリン クマール スクリプス研究所, 助手 ; ノートン ギラール スクリプス研究所, 主任教授 ; 古瀬 幹夫 京都大学, 医学研究科, 助手 (90281089)
• キーワード: オクルディン / クローディン / タイトジャンクション / 細胞間接着 / カドヘリン / アドヘレンスジャンクション / ノックアウト / 上皮細胞

研究概要

アメリカ、サンディエゴにあるスクリプス研究所のギルラ博士らとの共同研究の結果、以下のよう成果が得られた。我々は,数年前に,タイトジャンクション(TJ)に局在する膜蛋白質として初めてオクルディンをニワトリの肝臓から同定することに成功した。 しかし、昨年マウスES細胞にいてオクルディン遺伝子をダブルノックアウトしたところ、意外なことにオクルディンのないES細からよく発達したTJを持つ上皮細胞が分化した。 このことはオクルディン以外にTJを構成する蛋白質が存在することを決定的に意味していた。本年度は、この新しいTJ膜蛋白質の同定に焦点を絞った。 まず、オクルディンと類似した蛋白質をデータベース検索やRT-PCR法により同定ようと試みたが、このような蛋白質はみつからなかった。そこで次にオクルディンと結合する蛋白を同定するためにtwo-hybrid法や免疫沈降法を行なったが、成功しなかった。 そこで、TJが濃縮しているジャンクションの分画から、ソニケーションおよびそれにづづく蔗糖密度勾配遠心の過程におてオクルディンと挙動をともにする膜蛋白質を同定するという方向で解析を進めた。その結果、分量22kDの膜蛋白質を2種類同定し、これらの蛋白質をクローディン-1および-2と名付けた。このクローディンをTJを持たないL細胞に導入すると、その細胞間にきわめてよく発達したTJが成されることが分かった。さらに、オクルディンを強制発現させると、オクルディンはクローディに引き込まれてともにTJを形成することが明らかになった。以上の研究により、TJの機能を分生物学的手法で細胞レベルだけでなく個体レベルでも操作することが可能になりつつあると思われる。

研究成果

• [文献書誌] Sakakibara,A.,Furuse,A.,Saitou,M.,Ando-Akatsuka,Y.,and Tsukita,Sh.: "Possible involvement of phosphorylation of occludin in tight junction formation" J.Cell Biol.137. 1393-1401 (1997)
• [文献書誌] Itoh,M.,Nagafuchi,A.,Moroi,S.and Tsukita,Sh.: "Involvement of ZO-1 in cadhherin-based cell adhesion through its direct binding to α catenin and actin filaments." J.Cell Biol.138. 181-192 (1997)
• [文献書誌] Saitou,M.,Fujimoto,K.,Doi,Y.,Itoh,M.,Fujimoto,T.,Furuse,M.,Takano,H.,Noda,T.and Tsukita,Sh.: "Occludin-deficient embryonic stem cells can diferentiate into polarized epithelial cells bearing tight junctions" J.Cell Biol.141. 397-408 (1998)
• [文献書誌] Saitou,M.,Fujimoto,K.,Doi,Y.,Itoh,M.,Fujimoto,T.,Furuse,M.,Takano,H.,Noda,T.and Tsukita,Sh.: "Occludin-deficient embryonic stem cells can diferentiate into polarized epithelial cells bearing tight junctions" J.Cell Biol.141. 297-408 (1998)
• [文献書誌] Furuse,M.,Sasaki,H.,Fujimoto,K.,and Tsukita,Sh.: "A single gene product,claudin-1 or -2,reconstitutes tight junction strands and recruits occludin in fibroblasts" J.Cell Biol.143. 391-401 (1998)
• [文献書誌] Morita,K.,Furuse,M.,Fujimoto,K.,and Tsukita Sh.: "Claudin multigene family encoding four-transmembrane domain protein components of tight junction strands" Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 96. 511-516 (1999)