Study for the function and mechanism of mechanosensing of Rho-GEF PLEKHG4B at cell-cell junction

Rho-GEF PLEKHG4B在细胞-细胞连接处的机械传感功能和机制研究

基本信息

批准号：
20J12425
负责人：
二宮小牧
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度の研究では、Rho-GEFであるPLEKHG4Bが、Cdc42を活性化すると同時に異なる種類のRho-GEFとも相互作用することで、収縮力を調節して細胞間接着の形成に寄与することを明らかにした(Journal of Cell Science, 2021)。本年度は、主にPLEKHG4Bの上流シグナル解析が進展し、細胞間での力覚応答機構の解明に迫ることができた。前年度の成果より、PLEKHG4Bがカルシウムイオン依存的に細胞膜に結合するアネキシンA2と相互作用することに着目して解析した結果、本年度は主に以下の成果を得た。(1) PLEKHG4Bが細胞内へのカルシウムイオンの流入に依存して細胞間接着部位に強く集積し、アクチン骨格を再構築することを明らかにした。(2) PLEKHG4BとアネキシンA2の結合ドメインを同定し、アネキシンA2との結合がカルシウムイオン流入依存的な細胞間接着への局在に必要であることを示した。(3) PLEKHG4Bは、細胞膜上の機械刺激受容チャネルを介したカルシウムイオン流入に応答して局在することを見出した。これらの成果より、PLEKHG4Bは力覚刺激依存的に細胞内に流入したカルシウムイオンに応答して、細胞間接着においてアクチン骨格を再構築していることが示唆できる。細胞が力学刺激に応じて細胞間接着構造を柔軟に制御するための分子メカニズムの一端を明らかにすることができた。また、(4)哺乳類上皮細胞の三次元培養モデル解析により、PLEKHG4Bの発現抑制が嚢胞（シスト）の丸さの維持を損ねることを見出した。これは、PLEKHG4Bが、細胞間接着を介して多細胞集団の形態形成にも寄与することを示す重要な成果である。

在去年的研究中，我们发现PLEKHG4B（一种Rho-GEF）可激活Cdc42，同时与不同类型的Rho-GEF相互作用，从而调节收缩力并有助于细胞间粘附的形成（Journal of细胞科学，2021）。今年的进展主要是在PLEKHG4B上游信号的分析上，我们能够阐明细胞之间的力反应机制。基于去年的结果，我们今年重点分析了 PLEKHG4B 与以钙离子依赖性方式与细胞膜结合的膜联蛋白 A2 的相互作用，并获得了以下结果。 (1) 我们发现，PLEKHG4B 根据钙离子流入细胞的情况，在细胞间粘附位点强烈积聚，并重建肌动蛋白骨架。 (2)我们鉴定了PLEKHG4B和膜联蛋白A2的结合结构域，并表明与膜联蛋白A2的结合是钙离子流入依赖性定位至细胞-细胞粘附所必需的。 (3) 我们发现 PLEKHG4B 通过细胞膜上的机械感觉通道响应钙离子流入而定位。这些结果表明，PLEKHG4B 响应钙离子以力依赖性方式流入细胞，从而重组细胞-细胞粘附中的肌动蛋白骨架。我们能够揭示细胞响应机械刺激灵活控制细胞间粘附结构的部分分子机制。此外，(4) 对哺乳动物上皮细胞三维培养模型的分析表明，抑制 PLEKHG4B 表达会损害囊肿圆度的维持。这是一个重要的结果，表明 PLEKHG4B 还通过细胞间粘附促进多细胞群体的形态发生。