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上皮間葉転換(EMT)とRhoファミリー低分子量G-タンパク質の関与 CYTOSKELETON NEWS 2012年8月号

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CYTOSKELETON NEWS 2012年8月号 上皮間葉転換(EMT)とRhoファミリー低分子量G-タンパク質の関与

上皮間葉転換(EMT)とRhoファミリー低分子量G-タンパク質の関与

分化転換とは、ある分化状態から他の分化状態へと遷移する細胞の能力のことを指します。上皮間葉転換(EMT)では、頂端/基底両極で、強固な細胞間接合をし、同一の形態という特徴を有する上皮性の表現型から、より線維芽細胞様になり細胞間接合が弱まって運動性と浸潤性が強まった、間葉系細胞の表現型への変化が起こります1,2。EMTは正常な発生においても重要な役割を有しますが、組織の線維化やがん細胞の転移等といった病態にも関与します。EMTは3種類にクラス分けされます。1型は発生の過程で生じる生理学的EMTを指します。2型EMTは創傷治癒や組織線維化に至る慢性炎症により生じます。3型EMTは腫瘍形成の際に転移細胞を生じる分化転換を指します1(図1)。EMTによって生じる明確な形態変化に加えて、核へ局在し遺伝子発現を調節するタンパク質(例:β-カテニン、Smad2/3等)があり3-5、発現量が上昇(例:ヴィメンチン、Snail1/2、RhoC、Rac1b等)あるいは低下(例:E-カドヘリン、サイトケラチン等)する細胞タンパク質も見られます。これら多数の細胞変化は、EMT発生の診断基準として汎用されています。当社報では、病理的なEMTにおける2種類のRhoファミリー低分子G-タンパク質であるRhoCとRac1bの関与に焦点を当てます。

病理的EMTの2形態

図1. 病理的EMTの2形態。慢性傷害(例:炎症)に対する2型EMT応答により、組織線維化の原因となる細胞外マトリクスの過度な沈着が生じる。3型EMTにより腫瘍細胞が転移性となり、遠位に二次性腫瘍を形成する。

 

RhoCは、アミノ酸配列で85%の相同性を有する3種のRho GTPaseアイソフォーム(RhoA, RhoB, RhoC)のうちの1種です6。各腫瘍におけるRhoCレベルを評価した研究では、RhoC発現の増加と患者の予後不良の間に相関があることが示され4,7-10、3型EMTにおけるRhoCの役割が示唆されました。結腸癌細胞がEMTを経ると、活性型RhoCレベルが上昇し、活性型RhoAレベルが低下することは注目すべき現象です4。さらに、この様なRhoアイソフォームの相反的な制御は、EMT後の細胞における効率的な遊走に必須で、RhoC発現と活性の上昇は内皮マーカーであるE-カドヘリンの局在化不良や発現の消失と反比例します4。3型EMTにおけるRhoC機能の補助として、前EMT/前転移性マイクロRNA-10b(miR-10b)の発現が間接的にRhoC発現を誘導することが見出された一方11、EMTの発現によるmiR-138の抑制がRhoCとその下流エフェクターであるROCK2の発現を低下させます12
Rac1bは、グアニンヌクレオチド結合に関与するスイッチII領域と隣接した部位に19アミノ酸残基が挿入した、Rac1の選択的スプライスバリアントであり、アミノ酸残基が挿入されることでこのアイソフォームは構成的に活性化され、下流エフェクタータンパク質の部分集合体へと組み込まれます13,14。Rac1bレベルの上昇は大腸腫瘍サンプルや15、アルツハイマー病患者由来サンプルで観察されます16。これは3型EMT、場合によっては2型EMTにおけるRac1bの役割を示唆しています。細胞培養実験では、マトリクスメタロプロテイナーゼ-3(MMP-3)がRac1b発現の誘導と、EMTの随伴的な誘導能を有します5。これは、EMT過程におけるRac1bの直接的な役割を示唆しています。さらに、MMP-3誘導性EMTに必須の段階である、Rac1bはミトコンドリアからの活性酸素種(ROS)の産生と放出を刺激することで前EMT転写因子であるSnail1発現の誘導を引き起こします5
RhoCとRac1bは、病理的なEMTの過程において多様な役割を有する、非常に重要なRhoファミリー低分子量G-タンパク質です。今後の研究により、組織線維化を引き起こす2型EMTにおけるこれら低分子量G-タンパク質のさらなる機能が解明されるかどうかを確認することは、興味深いことであるといえます。

参考文献
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5. Radisky, D.C., Levy, D.D., Littlepage, L.E., Liu, H., Nelson, C.M., Fata, J.E., Leake, D., Godden, E.L., Albertson, D.G., Nieto, M.A., Werb, Z. and Bissell, M.J. (2005) Rac1b and reactive oxygen species mediate MMP-3-induced EMT and genomic instability. Nature. 436: 123-127.
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12. Jiang, L., Liu, X., Kolokythras, A., Yu, J., Wang, A., Heidreder, C.E., Shi, F. and Zhou, X. (2010) Downregulation of the Rho GTPase signaling pathway is involved in the microRNA-138-mediated inhibition of cell migration and invasion in tongue squamous cell carcinoma. Int J Cancer. 127: 505-512.
13. Matos, P., Collard, J.G. and Jordon, P. (2003) Tumor-related alternatively spliced Rac1b is not regulated by Rho-GDP dissociation inhibitors and exhibits selective downstream signaling. J Biol Chem. 278: 50442-50448.
14. Fiegen, D., Haeusler, L-C., Blumenstein, L., Herbrand, U., Dvorsky, R., Vetter, I.R. and Ahmadian, M.R. (2004) Alternative splicing of Rac1 generates Rac1b, a self-activating GTPase. J Biol Chem. 279: 4743-4749.
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16. Perez, S.E., Getova, D.P., He, B., Counts, S.E., Geula, C., Desire, L., Coutadeur, S., Peillon, H., Ginsberg, S.D. and Mufson, E.J. (2012) Rac1b increases with progressive Tau pathology within cholinergic nucleus basalis neurons in Alzheimer’s disease. Am J Path. 180: 526-540.

低分子量G-タンパク質活性化アッセイ

品名 メーカー 品番 包装 希望販売価格
Combo RhoA/Rac1/Cdc42 Activation Assay Kit詳細データ CYT BK030 1 KIT
[3 x 10 assays]
¥280,000
RhoA G-LISA(R) Activation Assay (absorbance)詳細データ CYT BK124 96 ASSAY
¥264,000
RhoA G-LISA(R) Activation Assay (luminescence)詳細データ CYT BK121 96 ASSAY
¥264,000
RhoA Pulldown Activation Assay Kit詳細データ CYT BK036 1 KIT
[80 assays]
¥212,000
RhoA Pulldown Activation Assay Kit詳細データ CYT BK036-S 1 KIT
[20 assays]
¥108,000
Rac1,2,3 G-LISA(R) Activation Assay Kit詳細データ CYT BK125 96 ASSAY
¥264,000
Rac1 G-LISA(R) Activation Assay Kit詳細データ CYT BK128 1 KIT
[96 assays]
¥264,000
Rac1 G-LISA(R) Activation Assay Kit詳細データ CYT BK126 1 KIT
[96 assays]
¥264,000
Rac1 Pulldown Activation Assay Kit詳細データ CYT BK035 1 KIT
[50 assays]
¥212,000
Rac1 Pulldown Activation Assay Kit詳細データ CYT BK035-S 1 KIT
[20 assays]
¥108,000
Cdc42 G-LISA(R) Activation Assay Kit詳細データ CYT BK127 96 ASSAY
¥264,000
Cdc42 Pulldown Activation Assay Kit詳細データ CYT BK034 1 KIT
[50 assays]
¥212,000
Cdc42 Pulldown Activation Assay Kit詳細データ CYT BK034-S 1 KIT
[20 assays]
¥108,000
RalA G-LISA(R) Activation Assay Kit詳細データ CYT BK129 1 KIT
[96 assays]
¥264,000
RalA Activation Assay Biochem Kit詳細データ CYT BK040 50 ASSAY
¥212,000
Ras G-LISA(R) Activation Assay Kit詳細データ CYT BK131 1 KIT
[96 assays]
¥264,000
Ras Activation Assay Biochem Kit詳細データ CYT BK008 1 KIT
[50 assays]
¥212,000
Ras Activation Assay Biochem Kit詳細データ CYT BK008-S 1 KIT
[20 assays]
¥108,000

G-タンパク質調節因子

品名 メーカー 品番 包装 希望販売価格
Rho Activator II詳細データ CYT CN03-A 3*20 UG
¥61,000
Rho Activator II詳細データ CYT CN03-B 9*20 UG
¥170,000
Cell Permeable Rho Inhibitor (C3 Trans based) Clostridium botulinum , Unlabeled詳細データ CYT CT04-A 1*20 UG
¥61,000
Cell Permeable Rho Inhibitor (C3 Trans based) Clostridium botulinum , Unlabeled詳細データ CYT CT04-B 5*20 UG
¥182,000
Rho/Rac/Cdc42 Activator I詳細データ CYT CN04-A 3*20 UG
¥61,000
Rho/Rac/Cdc42 Activator I詳細データ CYT CN04-B 9*20 UG
¥170,000
Rho Pathway Inhibitor I (Rho Kinase (ROCK) Inhibitor Y-27632)詳細データ CYT CN06-A 5*10 UNIT
販売終了
Rho Pathway Inhibitor I (Rho Kinase (ROCK) Inhibitor Y-27632)詳細データ CYT CN06-B 20*10 UNIT
販売終了
Rho Activator詳細データ CYT CN01-A 5*10 UNIT
¥61,000
Rho Activator詳細データ CYT CN01-B 20*10 UNIT
¥220,000
Rac and Cdc42 Activator詳細データ CYT CN02-A 5*10 UNIT
¥61,000
Rac and Cdc42 Activator詳細データ CYT CN02-B 20*10 UNIT
¥220,000

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