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グルコース飢餓におけるアミノ酸トランスポーターxCTを介したEphA2リガンド非依存的シグナルの制御

寺本, 昂司 京都大学 DOI:10.14989/doctor.k23843

2022.03.23

概要

神経膠芽腫(グリオブラストーマ)は、脳腫瘍の中でも悪性度が最も高いグレードⅣに分類されている。外科的切除、放射線療法、化学療法などによる治療が行われているが、現在も効果的な治療法が未だ確立されていないのが現状であり、5年生存率は10%以下と予後が非常に悪い疾患である。また、神経膠芽腫においてエフリン受容体(Eph)ファミリーに属するEphA2が過剰に発現していることが報告されており、薬物治療における新規ターゲット分子として期待されている。Eph受容体は、受容体型チロシンキナーゼの中でも最大のファミリーを構成しており、細胞膜においてリガンドであるephrinと結合することで、発生過程における細胞の位置決定や恒常性の維持に関わっている。一方、EphA2は脳腫瘍をはじめとする様々ながんにおいて過剰に発現しており、その発現量とがんの悪性度には密接な関係があることが報告されている。正常な細胞では、EphA2はリガンドであるephrinA1に結合するとチロシンキナーゼの活性が亢進する。一方、がん細胞においてEphA2は、リガンド非依存的に897番目のセリン(S897)がリン酸化されると、細胞の増殖や運動性を促進することが報告されている。しかし、様々なストレス環境下におかれた時に、EphA2が関わるシグナル伝達がどのように変化し、ストレスに対する適応性をどのように獲得するのかはわかっていない。そこで本研究では、がん細胞にとってストレスになりうるグルコース飢餓の環境においてEphA2を含めたEph受容体シグナル伝達の変化に着目し、その役割の解明をめざした。本研究では、EphA2が高発現している神経膠芽腫細胞をモデルとして用い、がん細胞におけるEphA2シグナルの指標となるS897のリン酸化を調べるとともに、CRISPR/Cas9システムを利用してEphA2欠損細胞を樹立して、グルコース飢餓時のEphA2の役割について検討した。

 3種類の神経膠芽腫細胞(U251、T98G、LN229細胞)を用いて、グルコース飢餓によるEphA2のS897のリン酸化に対する影響を調べた結果、グルコース飢餓においてEphA2のS897のリン酸化が亢進していることが明らかになった。これまでの報告から、グルコース飢餓によって活性酸素種(ROS)が産生され、プロテインホスファターゼ2A(PP2A)に代表されるプロテインホスファターゼが可逆的に抑制されることが知られている。そこで、ROS分解酵素であるカタラーゼで処理したところ、グルコース飢餓によるEphA2のリン酸化が抑制された。一方、ホスファターゼ阻害剤であるオカダ酸で単独処理すると、EphA2のS897のリン酸化が亢進した。以上の結果から、グルコース飢餓時にROSの産生が起こり、ホスファターゼの活性が抑制されることによって、EphA2のS897のリン酸化が亢進する可能性が示唆された。また、これまでの報告から、少なくともAkt、RSK、PKAがEphA2のS897をリン酸化することが明らかになっている。そこで、各種キナーゼ阻害剤を用いて調べたところ、RSK阻害剤、及びその上流のキナーゼであるMEK、ERKの阻害剤によってグルコース飢餓によるEphA2のS897のリン酸化は抑制された。以上のことから、グルコースの飢餓時に起こるEphA2のS897のリン酸化には、MEK/ERK/RSK経路が関与していることが示唆された。申請者の所属する研究室ではこれまでに、グルコース飢餓におけるROSの産生にアミノ酸トランスポーターであるxCTの活性が必要であることを明らかにしている。xCTは、シスチンを細胞外から取り込んで、グルタミン酸を細胞外へ放出する交換輸送を行うアミノ酸トランスポーターであり、神経膠芽腫を含め、様々ながん細胞においてその発現が上昇していることが報告されている。申請者は本研究で、xCT阻害剤およびxCT欠損神経膠芽腫細胞を用いることで、グルコース飢餓によるEphA2のS897のリン酸化にxCTの活性が必要であることを明らかにした。さらに、U251細胞のEphA2欠損細胞をCRISPR/Cas9システムによって樹立し、グルコース飢餓に対するEphA2の役割を検討した。その結果、グルコース飢餓時においてEphA2欠損細胞は、コントロール細胞と比較して有意に細胞生存率が低いことが明らかになった。

 以上の結果から、EphA2はグルコース飢餓状態における神経膠芽腫細胞の生存に関わることが示唆された。そして、グルコース飢餓のような環境下においては、EphA2のS897のリン酸化が起こる分子メカニズムを初めて見出し、神経膠芽腫細胞における栄養飢餓ストレスとEph受容体シグナルとの関係の一端を明らかにした。

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