Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

SAPK / PLK4 / p38 / JNK / 中心体 / p53 / 染色体安定性 / シグナル伝達 / ストレス応答

中心体は細胞分裂期において紡錘体極として働く事により染色体の均等分配に本質的な役割を担っている。正常細胞では細胞周期1回につき一度だけ中心体複製が起こる様に厳密に制御されている。しかし癌細胞ではストレス刺激により中心体数の異常が容易に引き起こされるが、その分子機構は不明であった。我々は２つのストレス応答経路であるp38/JNK経路およびp53経路が協調的にPLK4を介した中心体複製を制御することを見出した。更に中心体複製を抑制する際のSAPK標的分子の特定にも成功した。
またPLK4の中心体移行機構の解明も行っており、PLK4の中心体輸送に関わる分子を複数同定することに成功した。

ストレス応答 / p38 / JNK / p53 / 中心体 / MAPキナーゼ / MKK4 / がん / PLK / シグナル伝達 / SAPK

本研究では、DNA損傷等のストレス刺激によって活性化される2つのシグナル伝達経路、即ち、ストレス応答MAPK経路とp53経路が、協調してPLK4の活性を制御しており、ストレス環境下で中心体の複製を停止させて、染色体の安定性を保持する機能を持つことを明らかにした。さらに癌細胞で高率に観察されるMKK4（ストレス応答MAPKK）およびp53の機能欠損変異によって、中心体複製調節機構が破綻し、染色体の倍数体異常が惹起されることを見出した。本研究により、MKK4がストレス環境下でp53と協調して機能し、中心体の過剰複製と染色体不安定性を防御する新たなタイプの癌抑制遺伝子であることが明らかとなった。

p38 / JNK / MTK1 / ストレス顆粒 / シグナル伝達 / ストレス応答 / MAPキナーゼ

ストレス応答MAPK経路(MAPKKK-MAPKK-MAPK)は、環境ストレスによって活性化され、細胞のストレス応答の制御に重要な役割を果たしている。また、この経路の制御異常が癌や慢性炎症性疾患に深く関与する。本研究では、ストレス応答経路の主要なヒトMAPKKKであるMTK1の活性制御機構の解明を行った。その結果、1)ストレス刺激後にGADD45分子の発現が誘導されてMTK1と結合すると、まずMTK1制御ドメインと酵素ドメイン間の抑制的な分子内相互作用が解除されてMTK1が多量体化し、さらに隣接したMTK1分子同士が相互にリン酸化し合って、強い活性化が起こることを見出した。また、2)MTK1の新たな活性化促進分子としてRACK1を同定した。さらに、低酸素によってストレス顆粒が形成されると、RACK1が顆粒内に取り込まれてMTK1-p38/JNK経路が失活し、DNA損傷による細胞死が阻害されることを見出した。即ち、ストレス顆粒形成によるMTK1の活性化阻害が、腫瘍内部低酸素環境において癌細胞が抗癌剤抵抗性を獲得する一因となっていることを示した。

シグナル伝達 / 細胞、組織 / MAPキナーゼ / 発生異常 / p38 / ERK / 嚢胞 / 伸展 / 細胞・組織 / 腎臓 / 胎生期尿路閉塞 / 線維化 / TGF-β / 多発性嚢胞腎 / 尿管芽細胞 / 細胞伸展

本研究は胎生期尿路閉塞がシグナル伝達の中核的酵素MAPキナーゼの変化を介し、異形成、低形成腎を来すという仮説をin vivoおよびin vitroの実験系を用い検証した。胎生60日で尿路閉塞術を行ったヒツジ胎仔腎は多嚢胞性異形成腎となる。嚢胞上皮において増殖、アポトーシスの亢進、線維化の指標であるTGF-βの発現増加と共にMAPキナーゼの異常(p38、活性型ERK増加、JNK減弱)がみられた。そこで尿路閉塞の流体力学的変化を尿管芽細胞周期的伸展によりin vitroで再現し、MAPキナーゼの病的意義を検討した。p38、ERKは伸展により活性化された。増殖、TGF-β発現も伸展により増加しp38、ERK阻害により抑制された。アポトーシスは増殖より遅れて増加し、p38、ERK阻害、抗TGF-β抗体により抑制された。したがってp38、ERKがTGF-β発現、増殖、アポトーシスを介し胎生期尿路閉塞による異形成腎発症に関与する可能性が考えられた。また分化した腎尿細管細胞であるIMCD細胞をJNK阻害剤存在下で培養することにより、JNKが増殖充進、アポトーシス抑制、E-cadherin発現誘導、TGF-β発現抑制を介し尿細管細胞のbranching、分化・形質維持に関与することが明らかになった。つまりJNKの発現低下も嚢胞上皮の未分化状態と関係すると考えられる。一方、胎生早期(50日)に尿路閉塞したヒツジ胎仔腎は低形成になる。胎生50日、60日閉塞腎を経時的に比較することにより、嚢胞拡大による後腎間葉細胞増殖抑制が低形成腎の原因となる可能性が示唆された。最後に、ERKの病的意義を多発性嚢胞腎のモデルpcyマウスを用い検討した。ERK阻害により腎腫大、嚢胞形成が抑制され、血圧、血清クレアチニン値は有意に低値、尿浸透圧は高値であった。以上よりERK阻害による治療の可能性が示された。

MAPキナーゼ / ERK / p38 MAPキナーゼ / JNK / 発生 / 腎 / シグナル伝達 / 腎発生異常 / P38MAPキナーゼ / 後腎間葉細胞 / p38MAPキナーゼ / P38 / MKP-1 / 分化 / p38

細胞内シグナル伝達の中核的酵素MAPキナーゼ(MAPK)スーパーファミリーの腎発生における意義を検討した。まずMAPKとMAPK不活化酵素MAPK phosphatase 1(MKP-1)の腎における発現を検討した。Extracellular signal-regulated kinase (ERK)とp38MAPK(p38)、MKP-1は幼若腎に強く発現し、c-Jun N-terminal kinase (JNK)は成熟腎に発現した。活性型のERK、p38、JNKの発現もそれぞれの蛋白発現と相関した。免疫組織学的検討では、ERKはネフロン形成に伴って皮質から髄質側へ移行した。これに反し、p38は腎全体にびまん性に発現した。MKP-1の空間的発現はp38のそれと同様であった。JNKは成熟腎の尿細管すべてに発現した。
次に腎発生における機能的意義を検討した。ラット腎をERK活性化酵素MEK阻害剤PD98059、UO126、またはp38阻害剤SB203580存在下で培養、腎成長ネフロン形成、尿管芽分岐への影響を検討した。,ERKはネフロン形成と尿管芽成長に、p38は腎成長とネフロン形成に関与することが示された。
ERK、p38が腎発生において必要であることから、ERK、p38の異常により腎発生異常が生じる可能性が考えられる。そこで最も頻度の多い腎奇形、異形成腎におけるMAPキナーゼの発現を検討した。胎生10週-21歳のヒト多嚢胞性異形成腎6例につき検討、嚢胞壁におけるp38、ERKの発現増加、活性化と、JNK発現低下を認めた。同様の変化は多発性嚢胞腎モデルpcyマウス嚢胞壁にも観察された。
p38が腎成長、ネフロン形成に、ERKがネフロン形成に関与することから、腎成長、ネフロン形成に関与書,するbFGFのシグナル伝達におけるMAPキナーゼの役割を検討した。培養後腎間葉細胞においてbFGF刺激によりp38、ERKは活性化され、細胞増殖・遊走を媒介することが示された。
多嚢胞性異形成腎には尿路閉塞が高頻度に合併し、発症への関与が示唆される。そこでヒツジ胎仔尿路閉塞モデル腎におけるMAPキナーゼの発現を検討した。胎生期尿路閉塞腎の嚢胞、異形成尿細管において、細胞増殖亢進に伴いp38、ERK、P-ERKの発現増加、JNKの発現減弱が認められ、嚢胞形成に関与することが示された。
以上、正常、異常腎発生におけるMAPキナーゼの意義が明らかにされた。

【研究分担者】
飛彈麻里子 (飛騨麻理子)	慶應義塾大学	医学部	共同研究員	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
飛彈麻里子 (飛騨麻里子)	慶應義塾大学	医学部	助手	(Kakenデータベース)
石倉健司	慶應義塾大学	医学部	助手	(Kakenデータベース)