Rho標的蛋白質を介した細胞悪性化と細胞移動の分子機序の解明

阐明Rho靶蛋白介导的细胞恶性肿瘤和细胞迁移的分子机制

• 批准号: 14028034
• 负责人: 木村 和博
• 金额: $ 2.88万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14028034/
• 关键词: Rho; ROCK; mDia; Rac; 細胞分裂; 細胞移動; アクチン細胞骨格

本研究では、がん細胞の特性のうち、浸潤転移の基である細胞移動と染色体異常の原因となりうる分裂におけるRhoファミリー蛋白質の役割のついて以下の解析を行った。1.細胞の移動には、Rhoファミリー蛋白質であるCdc42,Rac,Rhoの活性化と作用が移動細胞中で時空間特異的に統合されることが必要と考えられている。しかし、どのようにしてRhoとRacの作用が細胞の中で統合されているかは、明らかでない。今回、Rhoの情報伝達経路をすべて遮断するC3酵素とその中のROCK経路を選択的に阻害するY-27632の作用を繊維芽細胞で比較検討することによりこの点を検討した。その結果、繊維芽細胞でRhoより出発してROCK非依存性にRacの活性化に至りmembrane ruffleを惹起する経路が存在すること、この経路は、RhoからmDia、Cas、Crk、DOCK180と続いてRacを活性化すること、ROCK経路はこの経路の抑制に働くことを見出した。これらの結果は、RhoよりRacに至る経路が存在すること、この経路の発現はROCKとmDiaというRho下流の2つの経路のバランスによることを示唆するものである。ついで、この2つの経路が生理条件かでどのように発現されるを、マウス小脳顆粒細胞のSDF-1αによる神経突起の形成で解析した。この系で、SDF-1αは低濃度で突起の伸長、高濃度で退縮に働く。解析の結果、突起に伸長も退縮もどちらもRho依存性に起こること、前者の伸長はmDiaを主とした経路でおこり、後者の退縮はROCKによって引き起こされることが明らかとなった。この結果は、mDiaとROCK経路の選択がRhoの活性化の程度によることを示唆するものであった。2.Pulldown法を用いて、活性化Cdc42の細胞分裂時の動態を解析し、GTP-Cdc42 levelが分裂前期に低下、中期に上昇し、後期に再び低下すること、この変動にRhoファミリーの交換因子ECT-2やGA因子MgcRac-GAPが働いていることを明らかにした。また、ドミナントアクティブ体であるV12-Cdc42の発現実験により、Cdc42の不活化が細胞質分裂の完結に必要だることを見出した。

在这项研究中，我们分析了Rho家族蛋白在癌细胞特征中的作用，包括细胞迁移（侵袭和转移的基础）和分裂（可导致染色体异常）。 1.细胞迁移被认为需要在迁移细胞中时空特异性整合Rho家族蛋白Cdc42、Rac和Rho的激活和作用。然而，目前尚不清楚 Rho 和 Rac 的作用如何在细胞内整合。这次，我们通过比较阻断所有 Rho 信号转导途径的 C3 酶和选择性抑制 ROCK 途径的 Y-27632 在成纤维细胞中的作用来研究这一点。结果，我们发现成纤维细胞中存在一条从 Rho 开始的通路，以不依赖于 ROCK 的方式激活 Rac，并诱导膜皱褶。我们发现 ROCK 通路可以通过激活 Rac 来抑制该通路。这些结果表明存在一条从Rho通向Rac的途径，并且该途径的表达取决于Rho下游两条途径ROCK和mDia之间的平衡。接下来，我们利用 SDF-1α 诱导的小鼠小脑颗粒细胞中的神经突形成分析了这两种途径在生理条件下的表达情况。在该系统中，SDF-1α 在低浓度下作用于突出伸长，在高浓度下作用于回缩。分析表明，突起的伸长和回缩均以Rho依赖性方式发生，前者的伸长主要通过mDia途径发生，后者的回缩是由ROCK引起的。这一结果表明mDia和ROCK途径的选择取决于Rho激活的程度。 2.利用pulldown方法，我们分析了细胞分裂过程中激活的Cdc42的动态，发现GTP-Cdc42水平在前期下降，在中期上升，在后期再次下降，揭示了因子ECT-2和GTP-Cdc42水平的变化。 GA 因子 MgcRac-GAP 处于活跃状态。此外，通过表达V12-Cdc42的主要活性形式的实验，我们发现Cdc42的失活是完成胞质分裂所必需的。

项目成果

Arakawa, Y. et al.: "Control of axon elongation via an SDF-1α/Rho/mDia pathway in cultured cerebellar granule neurons"Journal of Cell Biology. (in press). (2003)

Arakawa, Y. 等人：“通过培养的小脑神经元中的 SDF-1α/Rho/mDia 途径控制轴突伸长”，细胞生物学杂志（2003 年出版）。

Tsuji, T. et al.: "ROCK and mDia1 antagonize in Rho-dependent Rac activation in Swiss 3T3 fibroblasts"Journal of Cell Biology. 157. 819-830 (2002)

Tsuji, T. 等人：“ROCK 和 mDia1 拮抗瑞士 3T3 成纤维细胞中 Rho 依赖性 Rac 激活”《细胞生物学杂志》。