正常上皮細胞と変異細胞の境界におけるエンドサイトーシス機構の変化

正常上皮细胞与突变细胞边界内吞机制的变化

• 批准号: 14J02420
• 负责人: 齋藤 沙弥佳
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J02420/
• 关键词: エンドサイトーシス; 細胞競合; Rab5; E-cadherin; Ras; MDCK; がん発生初期段階; 腫瘍学; apical extrusion; 細胞生物学; エンドサイトーシス; 細胞競合; Rab5; E-cadherin; Ras; MDCK; がん発生初期段階; 腫瘍学; apical extrusion; 細胞生物学

本研究では「がんはどのように発生しているのか」という基本原理の解明のため、イヌ腎上皮由来・非形質転換の細胞株であるMDCK細胞を用いた哺乳類培養細胞モデルシステムを樹立し、正常細胞と変異細胞の境界で互いの違いを認識して起こる相互作用の解析を行っている。申請者は正常細胞に囲まれたRas変異細胞においてRab5, Rab7といったエンドサイトーシスで機能するタンパク質が集積し、変異細胞の排除に重要な役割を果たしていることを見出したことから、細胞の輸送系として知られるエンドサイトーシス機構が変異細胞の排除にどのように関与しているかを解明することを目的としている。今年度はRab5の機能に依存して変異細胞の細胞質に集積したE-cadherinの微細構造に迫るため、超解像顕微鏡を用いた観察を行った。得られた画像に対して定量解析を行ったところ、細胞質におけるE-cadherin顆粒の数と総輝度が増加していた。更にE-cadherin顆粒の一部は初期エンドソームマーカーEEA1と一部共局在していたことから、Ras変異細胞は正常細胞に囲まれるとE-cadherinが顆粒状に、初期エンドソームを経由して細胞内に集積していることが明らかとなった。今年度の研究で明らかにした、正常細胞と超初期のがん細胞との相互作用により、エンドサイトーシス経路の活性化することで細胞間接着を制御し、変異細胞の排除に寄与しているという結果は世界で初めての知見である。本研究結果は今年度に国際総合学術誌に受理・掲載された。加えて本研究により、がん発生の超初期段階の細胞培養モデルを超解像顕微鏡で解析する実験系を確立した。この成果は今後の哺乳類細胞の細胞競合の領域において、細胞膜構造・細胞小器官・細胞骨格といった細胞の微小構造の観察所見から分子メカニズムに迫る、研究戦略のパラダイム展開に大きく貢献することが期待される。

在这项研究中，为了阐明“癌症的发生方式”的基本原理，我们使用MDCK细胞建立了哺乳动物培养的细胞模型系统，MDCK细胞是犬肾上皮细胞的细胞系，并非被犬肾上皮细胞转换，并分析了在正常和突变细胞之间在边界识别出不同差异时发生的相互作用。申请人发现，内吞蛋白（如Rab5和Rab7）在被正常细胞包围的RAS突变细胞中积累，在消除突变细胞中起重要作用。目的是阐明被称为细胞运输系统的内吞作用机制如何参与消除突变细胞。今年，我们使用超分辨率显微镜进行了观察，以仔细研究E-钙粘蛋白的显微结构，该显微结构已在突变细胞的细胞质中积累，具体取决于RAB5的功能。对所获得图像的定量分析表明，细胞质中电子钙粘蛋白颗粒的数量和总亮度增加。此外，将E-cadherin颗粒的一部分与早期内体标记EEA1共定位，并且发现当Ras突变细胞被正常细胞包围时，E-钙粘着蛋白会通过早期内体内体中的细胞中的颗粒中积累。今年的研究表明，今年的第一个发现表明，正常细胞与非常早期的癌细胞之间的相互作用允许激活内吞作用途径，以调节细胞细胞粘附并有助于消除突变细胞。这项研究的结果被接受并发表在今年的国际通用学术杂志上。此外，这项研究还建立了一个实验系统，用于使用超分辨率显微镜在癌症发展的早期阶段分析细胞培养模型。预计这一成就将对研究策略的范式的发展产生重大贡献，该策略将基于未来细胞竞争领域的细胞微结构，细胞膜结构，细胞器和细胞骨架等细胞微结构的观察性发现探索分子机制。