上皮細胞の細胞接着と細胞極性のシグナリングの分子機構

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12219215
• 研究機関: 横浜市立大学
• 研究代表者: 大野 茂男 横浜市立大学, 医学部, 教授 (10142027)
• 研究分担者: 秋本 和憲 横浜市立大学, 医学部, 助手 (70285104) ; 水野 恵子 横浜市立大学, 医学部, 助手 (90221803) ; 鈴木 厚 横浜市立大学, 医学部, 講師 (00264606) ; 杉山 由樹 横浜市立大学, 医学部, 日本学術振興会特別研究員
• キーワード: aPKC / ASIP / PAR-3 / PAR-6 / 線虫 / 非対称分裂 / 極性 / 上皮

研究概要

本年度はこれまでに引き続いて、PAR-aPKC cassetteの新規の構成員として、構成分子に結合する分子の検索を行い、数種類の分子を同定した。第一はショウジョウバエの癌抑制遺伝子として知られるlglである。上皮細胞における局在や動態の解析を含め、この結合が生理的に大きな役割を担っていることを証明しつつある。第2は、14-3-3タンパク質であり、これは線虫のPAR-5のホモログでもある。その結合の詳細を明らかとし、生理的な意義の解析を進めた。以上、PAR-aPKC casstteの制御やアウトプットの多数の候補分子が得られると同時に、その意義の解明も期待通りに大きく進んだ。
一方、線虫初期胚の極性異常を示すaPKCと機能的関係を示す新規遺伝子の検索を行い、プロテアソーム系をコードする遺伝子に共通して、PAR-aPKC cassetteの非対称局在に関わることを見いだした。
aPKC ASIP/PAR-3のコンディショナルノックアウトマウスを作成し、解析を進めた。マウス上皮での動態との解析を含め、aPKCλのノックアウトマウスの解析が大きく進み、細胞極性の異常が、細胞接着の異常を来たし、これが細胞増殖の昂進を果たすことが明らかとなった。ここでは、aPKCの消失が細胞極性の異常を招き、まず細胞接着装置の熟成と紡錘体の方向性を異常とする。この結果、上皮細胞の層からはずれた細胞群が出現し、そこで、今度は細胞増殖の昂進が起きるという現場を捉えることに成功した。aPKC-PAR系が、細胞極性因子であると同時に、細胞増殖制御因子でもあることが明らかとなった事となる。この状況は癌化に際して見られる状況と酷似しており、この結果は、細胞の癌化を考えた際に極めて重要な結果である。さらに、aPKCλめコンディショナルノックアウトマウスを用いて、神経上皮での遺伝子破壊を行い、神経上皮の分化にaPKCが必須であることが明らかとなった。ショウジョウバエの系から期待される結果を得ている。現在、詳細な解析を進めている。
最後に、ショウジョウバエの系で見いだされている癌抑制遺伝子の一つであるlglが直接PAR-6に結合していることを見いだした。興味深いことに、lglとPAR-3とは競合してPAR-6/aPKCと結合する。そして、その結合はlglのaPKCによるリン酸化に依存している。ショウジョウバエの系では、両者はともに細胞の極性と上皮の増殖に関わっているが、その関係は不明であった。その分子機構が明らかとなったことになる。

研究成果

• [文献書誌] Baba, H., Hirai, S-I., Yamada-Okabe, H., Hamada, K., Tabuchi, H., Kobayashi, K., Kondo, K., Yoshida, M., Yamashita, A., Kishida, T., Nakaigawa, N., Nagashima, Y., Kubota, Y., Yao, M., Ohno, S.: "Loss of von Hippel-Lindau protein causes cell density-dependent deregulation of CyclinD1 expression through Hypoxia-inducible factor"Oncogene. (in press).
• [文献書誌] Kitamura, K., Mizuno, K., Etoh, A., Akita, Y., Miyamoto, A., Nakayama, K-I, Ohno, S.: "The second phase activation of protein kinase Cd at late G1 is required for DNA synthesis in serum-induced cell cycleprogression"Genes to Cells. (in press).
• [文献書誌] Suzuki, A., Akimoto, K., Ohno, S.: "Protein Kinase Cl/i (PKCl/i) : A PKC isotype essential for the development of multicellular organisms"Japanese Biochemical Society. 133. 9-16 (2003)
• [文献書誌] Nagai-Tamai, Y., Mizuno, K., Hirose, T., Suzuki, A., Ohno, S: "Regulated protein-protein interaction between aPKC and PAR-3 plays an essential role in the polarization of epithelial cells"Genes to Cells. 7. 1161-1171 (2002)
• [文献書誌] Yamaji, S., Suzuki, A., Kanamori, H., Mishima, W., Takabayashi, M., Fujimaki, K., Tomita, N., Fujisawa, S., Ohno, S., Ishigatsubo, Y: "ILK-affixin complex is involved in integrin-cytoskeleton linkage in platelets"Biochem.Biophys.Res.Commun.. 297. 1324-1331 (2002)
• [文献書誌] Ohno, S., Nishizuka, Y.: "Protein kinase C isotypes and their specific functions : prologue"J.Biochem.(Tokyo). 132. 509-511 (2002)
• [文献書誌] Suzuki, A., Ishiyama, C., Hashiba, K., Shimizu, M., Ebnet, K., Takai, Y., Ohno, S: "aPKC kinase activity is required for the asymmetric differentiation of the premature junctional complex during epithelial cell polarization"J.Cell Science. 115. 3565-3573 (2002)
• [文献書誌] Manabe, N., Hirai, S-I., Imai, F., Nakanishi, H., Takai, Y., Ohno, S: "Association of ASIP/mPAR-3 with adherens junctions of mouse neuroepithelial cells"Developmental Dynamics. 225. 61-69 (2002)
• [文献書誌] Hirai, S-I., Kawaguchi, A., Hirasawa, R., Baba, M., Ohnishi, T., Ohno, S.: "UK) regulates the radial migration of immature neurons in"Development. 129. 4483-4495 (2002)
• [文献書誌] Tsuru, M., Katagiri, H., Asano, T., Yamada, T., Ohno, S., Ogihara, T., Oka Y.: "Role of PKC isoforms in glucose transport in 3T3-L1 adipocytes : insignificance of atypical PKC"Am J Physiol Endocrinol Metab. 283. E338-E345 (2002)
• [文献書誌] Mishima, A., Suzuki, A., Enaka, M., Hirose, T., Mizuno, K., Ohnishi, T., Mohri, H., Ishigatsubo, Y., Ohno, S.: "Over-expression of PAR-3 suppresses contact-mediated inhibition of cell migration in MDCK cells"Genes to Cells. 7. 581-596 (2002)
• [文献書誌] Hirose, T., Izumi, Y., Nagashima, Y., Tamai-Nagai, Y., Kurihara, H., Sakai, T., Suzuki, T., Yamanaka, T., Suzuki, A., Mizuno, K., Ohno, S.: "Involvement of ASIP/PAR-3 in the promotion of epithelial tight junction formation"J.Cell Science. 115. 2485-2495 (2002)
• [文献書誌] Miyamoto, A., Nakayama, K., Imaki, H., Hirose, S., Jiang, T., Abe, M., Tsukiyama, T., Nagahama, S., Nakayama, K-I.: "Increased proliferation of B cells and auto-immunity in mice lacking protein kinase Cdelta"Nature. 416. 865-869 (2002)
• [文献書誌] Hiwasa, T., Nakata, M., Ohno, S., Maki, M., Suzuki, K., Takiguchi, M.: "Regulation of transformed state by Calpastatin via PKCepsilon in NIH3T3 mouse fibroblasts"Biochem.Biophys.Res.Commun.. 290. 510-517 (2002)
• [文献書誌] 大野茂男: "PAR-aPKCカセットと細胞極性形成"実験医学. 20(2). 211-217 (2002)