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研究室紹介

生体システム論講座 Laboratory of Biological Systems
細胞生物学グループ Group of Cell Biology

講師
平子 善章細胞・基質間接着と組織構築
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English

生命が誕生してから現在に至るまでには、いくつかの進化上のジャンプがありました。その中でも重要なものとして、「真核細胞の誕生」と「真核生物の多細胞化」があげられます。原核細胞から真核細胞への進化では、各種の機能に特化した細胞内構造が誕生しました。続く真核生物の多細胞化では、細胞そのものが機能特化(分化)し、これら分化した細胞が集合して組織を作り、さらに様々なタイプの組織が組み合わさって、より大型で複雑な多細胞生命体が生まれました。この多細胞化に必須だったのが、個々の細胞同士を結び付ける細胞接着機能の獲得でした。このような細胞接着にはおおまかにいって二種類あります。一つは細胞と細胞を直接結び付ける細胞・細胞間接着、もう一つは細胞を細胞外の基質(コラーゲンやラミニンなど)に結び付ける細胞・基質間接着です。細胞が基質に強く接着するときには特別の“足(接着装置)”を形成し、これを介して基質から情報を得、同時に基質に情報を発信しています。このような細胞・基質間接着装置の代表的なものにヘミデスモソームがあります。ヘミデスモソームは細胞質側で細胞骨格と結合し、細胞外部では線維状のタンパク質をのばして基底膜とよばれる特殊な細胞外基質構造に結びついています。基底膜は、上皮と間充織などの異なる組織が接するとき、その境界に形成される厚さ50-100nm程の細胞外基質タンパク質からなるシート状の構造で、組織を区分けすると同時に細胞の接着の足場となり、細胞の増殖や分化に重要な機能を果たしています。例えば、表皮基底細胞は基底膜から離れると角質化へと分化を開始します。また、ガン細胞の転移では、基底膜への浸潤・破壊の重要性が指摘されています。したがって細胞が基底膜とどのような機構で接着し、影響を受けているのかを知ることは、細胞の分化や癌化、組織構築等の解明にきわめて重要であると考えられます。細胞生物学グループでは細胞・基質間の接着装置であるヘミデスモソームとヘミデスモソームが結合している基底膜を中心として細胞接着の研究を精力的に進めています。

図1は、培養表皮細胞(a)が自ら分泌している基底膜構成成分のラミニン5(b)とヘミデスモソームを構成する膜貫通型タンパク質XVII型コラーゲン(c)の局在を蛍光抗体染色法によって可視化したものです。細胞がラミニン5からなる細胞外構造を形成し、それとよく一致するかたちでXVII型コラーゲン(ヘミデスモソーム)を配置しているのがわかります。このXVII型コラーゲン分子を精製単離して電子顕微鏡下で観察したのが図2です。

このタンパク質、なんだか釘のように見えませんか?実際にこの分子の球状の頭部は細胞質側に存在して細胞骨格につながり、それ以外のひも状の部分は細胞の外にあって、基底膜と結びついているのです。このように、私たちは分子、細胞レベルでヘミデスモソームを介した接着のしくみを明らかにしていくとともに、組織の分化や再生に果たす細胞・基質間接着の役割を解明するために、表皮角化細胞の三次元培養系を用いての解析も進めています。このようなことに興味をお持ちの方は是非私たちのホームページも覗いてください。

図1

図2

References

  1. 平子善章、尾張部克志(2008)細胞接着と細胞骨格、生化学 80: 184-1193
  2. Uematsu J. et al. (2005) Eur. J. Cell Biol. 84: 407-415
  3. Hirako, Y. et al.( 2003)J. Invest. Dermatol. 121:1554-1556.
  4. Okumura, M. et al.( 2002)J. Biol. Chem. 277: 6682-6687
  5. Hirako, Y. et al.( 1998)J. Biol. Chem. 273: 9711-9717
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