Analysis of leader cell-specific signal activation during collective cell migration with FRET imaging

利用 FRET 成像分析集体细胞迁移过程中前导细胞特异性信号激活

• 批准号: 20K22653
• 负责人: 日野 直也
• 金额: $ 1.83万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-09-11 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K22653/
• 关键词: 集団細胞遊走; FRETバイオセンサー; MAPキナーゼ; 増殖因子シグナル; 細胞形態; 肝細胞増殖因子

本年度はフェルスター共鳴エネルギー移動 (FRET) の原理に基づくバイオセンサーを用いて、上皮細胞の集団遊走過程で先導細胞特異的に持続的なHGF-Met-ERKシグナルの活性化が惹起されるメカニズム、またこのシグナル活性化の集団細胞遊走における意義について解析を行った。まず、免疫染色法によりHGF受容体であるMetの発現量と局在を解析したところ、先導-後続細胞間で明確な違いは見られなかった。そこで、先導細胞は後続細胞よりも大きく伸展している点に着目し、細胞伸展により先導細胞のHGF感受性が上昇し、持続的なERK活性化が起こる可能性を検証した。アクチン重合の阻害剤や細胞-基質間接着を司るタンパク質の遺伝子欠損により細胞伸展を抑制すると、先導細胞でのHGF-Met-ERKシグナルの活性が低下した。一方で、細胞間接着を担うタンパク質の遺伝子欠損を行った場合には先導細胞でのシグナル活性に明確な変化は認められなかった。このことから、先導細胞でのHGF-Met-ERKシグナルの活性化には細胞間相互作用ではなく、細胞-基質間相互作用による制御が重要であることが明らかになった。次に、先導細胞でのHGF-Met-ERKシグナル活性化の意義について検討した。光遺伝学ツールによるERK活性化が細胞形態に与える影響を解析したところ、ERK活性化により先導細胞の葉状仮足形成が促進されることが分かった。また、培地へのHGF添加により先導細胞でのHGF-Met-ERKシグナル活性を惹起すると、非添加時と比較して集団遊走の移動速度が上昇することを示した。これらの結果は、HGF-Met-ERKシグナルの活性化が先導細胞としての性質の獲得に寄与することを示唆するものである。

今年，我们分析了HGF-MET-ERK信号的激活在上皮细胞的种群迁移过程中特异性并在主要细胞中维持的机制，以及该信号激活在种群细胞迁移中使用基于FörsterResonance Enermance Enermance Enermance Enermance Energy（FRET）的生物传感器的显着性。首先，当通过免疫染色分析HGF受体的表达水平和定位时，未发现铅和后续细胞之间没有明显差异。因此，我们集中于以下事实：铅细胞比连续的细胞更多，并研究了细胞延伸会增加铅细胞的HGF敏感性并导致ERK持续激活的可能性。通过抑制肌动蛋白聚合抑制剂和控制细胞覆盖的蛋白质来抑制细胞延伸，从而降低了铅细胞中HGF-MET-ERK信号的活性。另一方面，当执行负责细胞细胞粘附的蛋白质的基因缺乏时，未观察到铅细胞中信号活性的明显变化。这表明，细胞基底相互作用而不是细胞 - 细胞相互作用的调节对于铅细胞中HGF-MET-ERK信号的激活很重要。接下来，研究了HGF-MET-ERK信号在铅细胞中激活的重要性。当我们通过光遗传学工具分析ERK激活对细胞形态的影响时，我们发现ERK激活促进了铅细胞中的薄膜型形成。此外，当HGF添加到培养基中时，与未添加HGF时相比，领先细胞中的HGF-MET-ERK信号活性相比，人口迁移的迁移速度会提高。这些结果表明，HGF-MET-ERK信号的激活有助于获取其领先的细胞特性。