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本研究においては、イヌ腎臓由来MDCK II細胞を用いて、密着結合の裏打ちタンパク質であるZO-1/ZO-2に着目し、密着結合を起点として細胞の張力がどのように適正に保たれ、上皮管腔構造の形成が制御されているのかを解明する。
平成28年度までに、ZO-1/ZO-2 double KO細胞（dKO細胞）において光学顕微鏡レベルで密着結合が形成されないこと、ミオシンの異常な集積が認められること、側基底部タンパク質の局在異常という上皮極性の表現型が認められること、また3次元培養下においてシスト構造の形成が破綻することを明らかにしてきた。
平成29年度は、まずdKO細胞の形態学的解析をさらにすすめ、超薄切片および凍結割断レプリカ法を用いた微細構造観察により、密着結合が形成されないことを確認した。また、dKO細胞における上皮バリアの状態を生理学的に解析した結果、dKO細胞では上皮バリアが破綻していることが確認された。
次に、dKO細胞における上皮極性異常の表現型の解析をさらに進めたところ、正常細胞では頂端部側に限局して局在する分子が側基底部側に漏れ出ることが明らかになった。これらの結果から、dKO細胞では上皮極性が破綻していると結論した。
ZO-1/ZO-2は密着結合形成だけでなく接着結合の形成にも関与することが報告されている。dKO細胞においては接着結合の形成が部分的に阻害されることが観察された。そこで、接着結合を構成するE-cadherinあるいはAfadinをノックアウトしたところ、これらの細胞においては上皮極性の異常はほとんど認められなかった。これらの結果から、ZO-1/ZO-2は接着結合ではなく、主に密着結合を介して上皮極性形成に寄与する可能性が考えられた。
以上の結果から、ZO-1/ZO-2は密着結合形成を介して上皮極性形成および上皮管腔構造の形成を制御すると考えられた。
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