ERKはアクチン重合を増強して移動中の持続的な先端突出を促す

Sci. Signal., 19 May 2015
Vol. 8, Issue 377, p. ra47
DOI: 10.1126/scisignal.aaa8859

Michelle C. Mendoza^1,*,†,‡, Marco Vilela^1,†,§, Jesus E. Juarez², John Blenis^1,¶, and Gaudenz Danuser^1,*,§

¹ Department of Cell Biology, Harvard Medical School, Boston, MA 02115, USA.
² Departments of Cell and Tissue Biology and Pathology, University of California, San Francisco, 513 Parnassus Avenue, San Francisco, CA 94143, USA.

^* Corresponding author. E-mail: michelle.mendoza@ucsf.edu (M.C.M.); gaudenz.danuser@utsouthwestern.edu (G.D.)

† These authors contributed equally to this work.

‡ Present address: Department of Cell and Tissue Biology, University of California, San Francisco, San Francisco, CA 94143, USA.

§ Present address: Department of Cell Biology, University of Texas Southwestern Medical School, 5323 Harry Hines Boulevard, Dallas, TX 75390-9039, USA.

¶ Present address: Meyer Cancer Center, Weill Cornell Medical College, 1300 York Avenue, F-113, New York, NY 10065, USA.

要約 細胞は、その先導端で突出と退縮のサイクルを永続的に繰り返すことで移動する。このようなサイクルは、細胞後部での基質との接着および退縮と連動している。われわれは、細胞外シグナル調節キナーゼ（ERK）シグナル伝達が突出と退縮のサイクルをどのように制御しているのかを解明するため、個々の移動中の細胞の分子活性における、空間的および時間的変動を追跡した。ERKは多数の細胞表面受容体により活性化されるが、われわれは、ERKのシグナル伝達は特に細胞の突出を増強し、それらが先導端の迅速で持続的な前方移動に変換されることを見いだした。また、定量的蛍光スペックル顕微鏡および相互相関解析を用い、ERKはアクチン核化因子Arp2/3の先導端への動員を促進することで、アクチン重合の速度とタイミングを制御していることを明らかにした。これらの所見は、細胞外のキューにより誘導されたERK活性の急激な上昇が、Arp2/3を介したアクチン重合を増強し、増大する膜張力を相殺して持続的な移動を促すのに十分な力をもつ突出力フェーズが生じる、というモデルを裏付けている。

M. C. Mendoza, M. Vilela, J. E. Juarez, J. Blenis, and G. Danuser, ERK reinforces actin polymerization to power persistent edge protrusion during motility. Sci. Signal. 8, ra47 (2015).