細胞膜近傍における細胞極性・細胞形態形成の制御機構解析

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近年、低分子量GTP結合蛋白質Rho familyの中でRac1やCdc42が特定の細胞膜上で活性化し、細胞極性、細胞運動、細胞接着を制御していることが明らかとなっている、一方で、細胞接着を担う接着分子がRac1やCdc42の活性を制御し、極性や形態形成に関与するこども明らかとなっている。しかしながら、Rho familyとそれら接着分子がいかに協調して細胞の極性や形態形成を制御するのかは殆ど不明である。接着分子インテグリンは、細胞外マトリクスの主要な受容体であり、細胞極性や遊走に重要な役割を担っている。インテグリンは細胞内でタリンと結合することでその活性が制御されている。我々は、タリンの新規結合蛋白質としてRac1特異的な活性化因子であるTiam1を同定した。免疫沈降実験により、TalinとTiam1の結合を検討したところ、両者は細胞内で複合体を形成することを見いだした。さらに、TalinのN末端にTiam1が、Tiam1の中央領域にTalinが結合することを見いだしている。極性化した遊走細胞内でTalinとTiam1の局在を検討したところ、Tiam1は遊走方向前方の接着斑に特異的に濃縮した。一方で、Talinは細胞内で広く接着斑に濃縮し、Tiam1とTalinは前方における接着斑でのみ共局在した。さらに我々は、このTiam1の非対称な接着斑への濃縮が細胞極性制御因子であるaPKCの阻害剤で抑制されることを見いだしている。TalinとTiam1の機能を解析する目的でそれぞれに対するsiRNAを用いて遺伝子発現を抑制すると、Talinをノックダウンした細胞においてはTiam1の接着斑への濃縮が阻害された。TalinやTiam1の発現を抑制すると、インテグリン依存的なRac1の活性化が抑制された。また、このRac1の活性異常と付随して極性を制御因子Akt、PI-3K、RhoAなどの活性にも異常が認められた。以上のことから、遊走細胞の前方でTalinがTiam1を接着斑にリクルートすることで、局所的なRac1の活性を制御し細胞の極性形成と遊走を制御していることが示唆された。