M型ピルビン酸産生酵素依存的トリセルラータイトジャンクション形態形成機構の解明

阐明M型丙酮酸产生酶依赖性三细胞紧密连接形态发生机制

• 批准号: 22K15100
• 负责人: 中津 大貴
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K15100/
• 关键词: 癌化; 上皮細胞; タイトジャンクション; トリセルラータイトジャンクション; ピルビン酸産生酵素; キナーゼ; 細胞接着; バイオインフォマティクス

癌による年間死者数は日本だけでも数十万人と推定されている。また、高齢化の進展による発症率の増加から、今後患者数、死者数とも大幅に増えると予想されている。タイトジャンクションは複数のタンパク質や脂質で構成される構造体で、上皮細胞同士を接着する機能を持つ。そして、同機能が癌化した上皮細胞の増殖や浸潤といった悪性化の原因を抑制すると示唆されている。トリセルラータイトジャンクションは、三細胞接触点に形成されるタイトジャンクションで構成タンパク質の局在化が正常な機能発現に必須であるが、局在化の制御機構の多くは未知である。研究者らは先行研究で、ピルビン酸産生酵素であるPKM1が、構成タンパク質であるLSRとTricellulinのトリセルラータイトジャンクションへの局在化を促進することを発見した。また、局在化の促進が、二細胞接触面に形成されるタイトジャンクションであるバイセルラータイトジャンクションへのLSRとTricellulinの局在化の抑制を介して行われることも明らかにした。そして本研究では、マウス乳腺由来癌化上皮細胞であるEpH4細胞を用いて上記のメカニズムの解明を進めている。そして、バイオインフォマティクスの技術を用いた論文やデータベース情報の解析によるメカニズム推定と実験的な検証から、PKM1がチロシンキナーゼPYK2の発現量を増加させることで、トリセルラータイトジャンクションへのLSRとTricellulinの局在化を促進することを明らかにした。また、PKM1による遺伝子発現量の調節因子であるSMAD4の不活性化がPYK2の発現量増加の要因であること、SMAD4の不活性化が277残基目のチロシンのリン酸化抑制にあることも確認した。また、トリセルラータイトジャンクションの形態形成と正常な機能発現が、癌化上皮細胞の増殖に与える影響の分析にも成功した。

据估计，仅在日本每年死于癌症的人数就有数十万人。此外，随着人口老龄化导致发病率上升，预计未来患者人数和死亡人数都会大幅增加。紧密连接是由多种蛋白质和脂质组成的结构，其功能是将上皮细胞粘合在一起。也有人提出，这种功能可以抑制恶性肿瘤的起因，例如癌性上皮细胞的增殖和侵袭。三细胞紧密连接是在三细胞接触点形成的紧密连接，组成蛋白的定位对于正常功能表达至关重要，但许多控制定位的机制尚不清楚。在之前的一项研究中，研究人员发现丙酮酸生成酶 PKM1 促进组成蛋白 LSR 和三纤维素蛋白定位到三细胞紧密连接。我们还发现，定位的促进是通过抑制 LSR 和 Tricellulin 定位到双细胞紧密连接来介导的，双细胞紧密连接是在两个细胞之间的界面处形成的紧密连接。在这项研究中，我们利用 EpH4 细胞（一种源自小鼠乳腺的癌性上皮细胞）阐明了上述机制。基于利用生物信息学技术的机制推测和实验验证以及论文和数据库信息的分析，我们发现PKM1增加了酪氨酸激酶PYK2的表达水平，从而促进了LSR和Tricellulin向三细胞紧密连接的定位。明确政府将推动国产化。我们还证实，SMAD4（PKM1 调节基因表达水平的调节因子）失活是 PYK2 表达水平增加的一个因素，并且 SMAD4 失活是由于残基 277 处酪氨酸磷酸化的抑制所致。我们还成功分析了三细胞紧密连接的形态发生和正常功能表达对癌性上皮细胞增殖的影响。