京都大学、Molecular Cell誌に発表

京都大学は、細胞の増殖やがん化に関わるERK（Extracellular Signal-regulated Kinase：細胞外シグナル調節キナーゼ）タンパク質の酵素活性が、細胞ごとに不規則であり、その活性化頻度が細胞の増殖速度を決定していることを発見したと、10月18日発表した。研究成果は米国科学雑誌「Molecular Cell」電子版に掲載されている。

（画像はプレスリリースより）

抗がん剤標的にもなるRas-ERK情報伝達系

がんは日本人の死因の第一位である。がん細胞は、がん遺伝子の変異によって細胞内の情報伝達系に異常が起き、細胞増殖シグナルが止まらなくなり、無限増殖という特有の性質を獲得している。細胞内の情報伝達系の中でも、Ras-ERK情報伝達系は特にがんと関連することが知られ、この情報伝達系を構成するタンパク質を標的とした抗がん剤が既に治療で使用されている。ERKはこのRas-ERK情報伝達系の出力を司る分子であり、これまでの研究から細胞の増殖や分化の制御に必須なものであることがわかっている。

ERK分子については、主に生化学的手法によって多くの細胞のERK分子の活性の平均値が測定されているが、一つの細胞の中でのERK分子の活性の変動や、その機能的役割については明らかにされていなかった。

FRETで1細胞内のERK活性化を測定

研究グループでは、蛍光共鳴エネルギー移動（FRET）の原理に基づくバイオセンサーを開発、1個の細胞におけるERK分子の活性について、詳細な時間変化を蛍光顕微鏡で測定した。その結果、増殖している細胞においては、ERK分子が1時間から数時間おきに不規則かつ一過性に活性化すること、また一つの細胞でERK分子が活性化すると数分後に隣の細胞でERK分子の活性化が引き起こされる「ERK分子活性の伝搬現象」を発見したという。また、細胞の増殖が遅いときにはERK分子の活性化頻度が低く、増殖が亢進しているときには頻度が高くなっていた。さらに、ERK分子の活性化を光で制御できる細胞を作製、常に光を当てた場合には増殖速度に変化はなかったが、1時間おきに光を当てた場合には増殖が早くなっていたという。これらから、ERK分子はその活性化の強さではななく頻度、すなわち周波数の高低が増殖速度を決定していることがわかったとしている。

情報伝達はFM方式

Ras-ERKをはじめとした情報伝達系では、AM（振幅変調）方式で情報が伝播すると考えられていたが、この研究から、細胞はFM（周波数変調）方式を利用して細胞の増殖速度を制御していることが直接的に示された。これはより広範な現象にも適用できると考えられる。また、ERK分子活性リズムによる抗がん剤の効果的な使用方法や予測、評価にもつながることが期待される。（長澤　直）

▼外部リンク

国立大学法人京都大学　プレスリリース
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