Molecular mechanism of tight junction maintenance by proteases

蛋白酶维持紧密连接的分子机制

基本信息

批准号：
21K06156
负责人：
東智仁
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Fukushima Medical University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K06156/
关键词：
密着結合（タイトジャンクション）クローディン EpCAM セリンプロテアーゼ膜繋留型セリンプロテアーゼ（MASP）上皮細胞 ZnUMBA バリア機能タイトジャンクション密着結合プロテアーゼバリア機構

项目摘要

密着結合（タイトジャンクション）は、上皮細胞の細胞間を透過する物質の移動を制御・制限することによって、上皮組織のバリア機能を司っています。本研究は、密着結合に生じる微細な破綻が迅速に修復されることによってバリア機能が不断に維持される仕組みについて解析しています。密着結合は重合したクローディンによって構成されるTJストランドと呼ばれる微細構造を中心として構成されていますが、これまで、低濃度のプロテアーゼが作用すると新規のTJストランドが形成されること、この時にEpCAMという膜タンパク質が部分分解を受けることを見出しました。EpCAMは未重合のクローディン１・クローディン７と複合体を形成しており、プロテアーゼによる部分分解によってこれらのクローディンが解放され、重合できるようになることが分かりました。EpCAMは内在性のプロテアーゼによって一部部分分解を受けていることから、責任プロテアーゼを探索し、膜繋留型瀬リンプロテアーゼ（MASP）を見出しました。イヌ培養上皮MDCK II細胞に発現する４種類のMASP全てをノックアウトするとバリア機能が低下すること、その低下は、自発的に生じた微細なキズの修復が遅れるためであることを独自に開発したバリア機能ライブイメージングアッセイ系ZnUMBAを用いて示しました。EpCAM/クローディン７によるバリア機能の修復が生体内でも見られるかを調べるためマウス小腸の免疫染色を行い、細胞が新陳代謝に応じて脱離することが知られている絨毛先端において特異的にクローディン７が重合していることを見出しました。これらの結果を元に論文を執筆し、2023年初頭にJournal of Cell Biology誌に掲載されました。

紧密连接通过控制和限制上皮细胞细胞之间可渗透的物质的运动来控制上皮组织的屏障功能。这项研究分析了如何通过快速修复紧密粘结中的精细分解来维持屏障功能。紧密键主要由称为TJ链的微观结构组成，由聚合Claudin组成，但我们以前已经发现，当蛋白酶的低浓度作用时，形成了新的TJ链，而此时，此时，一种称为EPCAM的膜蛋白会进行部分降解。发现EPCAM与未散布的Claudin 1和Claudin 7复合，蛋白酶的部分降解释放出这些Claudins，并允许它们聚合。由于EPCAM被内源性蛋白酶部分降解，因此我们搜索了负责任的蛋白酶，并发现了膜束缚的塞林蛋白酶（MASP）。我们使用了独特开发的Znumba屏障功能实时成像测定系统证明，该系统淘汰了在培养的犬类上皮MDCK II细胞中表达的所有四种类型的MASP，从而导致屏障功能下降，这是由于修复了自发地发生细划痕而导致的延迟。为了研究Epcam/claudin 7对屏障功能的修复，除了对小鼠小肠免疫染色外，我们发现Claudin 7在绒毛尖端有特殊聚合在绒毛的尖端上进行聚合，该聚合会响应代谢而响应于代谢。基于这些结果，他写了论文，并于2023年初发表在《细胞生物学杂志》上。