癌細胞表層における細胞外マトリックス分解制御機構の研究

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09256207
• 研究種目: 重点領域研究
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 清木 元治 東京大学, 医科学研究所, 教授 (10154634)
• 研究分担者: 岡田 明子 東京大学, 医科学研究所, 助手 (00233320)
• キーワード: 癌 / 浸潤転移 / マトリックスメタロプロテアーゼ

研究概要

癌細胞表面において基底膜分解酵素であるゼラチナーゼAが活性化される機構をインビトロで解析した。その結果、細胞表面の膜型マトリックスメタロプロテアーゼ(MT1-MMP)がゼラチナーゼA受容体とプロペプチド配列切断の2つの役割を果たしていることが明らかとなった。受容体機能はMT1-MMPが生理的インヒビターであるTIMP-2によって抑制され、そのTIMP-2に更に潜在型ゼラチナーゼAと結合することによって達成された。ゼラチナーゼAの活性化はTIMP-2による抑制を受けていない遊離のMT1-MMPが混在する条件下でのみ進行し、溶液中で起こる反応よりも効率よく進行した。しかし、高濃度のTIMP-2は活性化を抑制した。従って、ゼラチナーゼAの活性化はMT1-MMPの発現と細胞表面のTIMP-2濃度の両方によって調節されていることが明らかとなった。
MT1-MMPと近縁のMT2-MMPやMT3-MMPもインビトロではゼラチナーゼAの活性化機能を持っている。細胞表面でのゼラチナーゼAの活性化には細胞表面へのMT-MMPsの発現量及びTIMP-2との相互作用が必要であることから、細胞レベルでのゼラチナーゼAの活性化能を比較した。MT2-MMPおよびMT3-MMPはMT1-MMPほど効率よく細胞表面に発現されず、TIMP-2に対する親和性も高くなかった。その結果、ゼラチナーゼAは細胞表面に結合することが出来ず、活性化の効率もMT1-MMPの20倍以上低いことが明らかになった。従って、細胞レベルではMT1-MMPが主なゼラチナーゼA活性化因子であると考えられた。
細胞表層でのMT1-MMPが癌細胞の浸潤偽足に濃縮し、そこでゼラチナーゼAの活性化を行っていることが明らかとなった。局在を決めるのはMT1-MMPの膜貫通構造と細胞質ドメインであった。このことから、MT1-MMPの細胞表面での挙動が細胞内の因子による制御を受けている可能性が示された。

研究成果

• [文献書誌] 佐藤博他4名: "Assignment of the Human Genes for Membrane-Type-1,-2 and -3 Matrix Metalloproteinases to 14q12.2,16q12.2-21 and 8q21,Respectively by in Situ Hybridization." Genomics. 39. 412-413 (1997)
• [文献書誌] Pulyaeva,H 他6名: "MT1-MMP correlates with MMP-2 activation potential seen after epitherial to mesenchymal transition in human breast carcinoma cells." Clinical Experimental Metastasis. 15. 111-120 (1997)
• [文献書誌] Gilles,C.他4名: "Collagen type I induced MT1-MMP expression and MMP-2 activation:Implication in the metastatic progression of breast carcinoma." Laboratory Investigation. 76. 651-660 (1997)
• [文献書誌] 中原寛他5名: "Transmembrane domain mediated membrane type 1-matrix metalloproteinase docking to invadopodia is required for cell invasion." Proceedings of National Academy of Science. 94. 7959-5964 (1997)
• [文献書誌] Uria,J.A.他4名: "Regulation of collagenase-3 expression in human breast carcinomas is mediated by stromal-epithelial cell interactions." Cancer Research. 57. 4882-4888 (1997)
• [文献書誌] Yu,M.他6名: "Tyrosin phosphorylation mediates ConA-induced membrane type-1 matirix metalloproteinase expression and matrix metalloproteinase-2 activation in MDA-MB-231 human breast carcinoma cells." Cancer Research. 57. 5028-5032 (1997)