Research Abstract
リーダー細胞はインテグリンβ1およびPI3Kの下流のシグナル伝達においてRac活性化を介して細胞の集団運動を調節する
Leader cells regulate collective cell migration via Rac activation in the downstream signaling of integrin β1 and PI3K
2015年1月7日 Scientific Reports 5 : 7656 doi: 10.1038/srep07656
細胞の集団運動は、胚発生や創傷治癒およびがん細胞の転移など様々な生物学的過程において重要な役割を果たす。この論文では、細胞の集団運動の機構を明らかにするために、集団で運動するMadin-Darby Canine Kidney細胞（MDCK細胞: イヌ腎尿細管上皮細胞）に注目した。MDCK細胞はコラーゲンゲル基質上において、リーダー細胞に集団で追従する。はじめに、マイクロマニピュレーターを用いて、集団運動中の細胞塊よりリーダー細胞だけを取り除いた。この操作により、リーダー細胞を追従する細胞（フォロワー細胞）集団の集団運動が停止した。この結果はリーダー細胞の重要性を示唆した。続いて、活性化Rac, integrin β1及びPI3Kの局在を観察した。これらの分子はリーダー細胞の先導端に明瞭に局在していたが，フォロワー細胞においては同様の局在が観察されなかった。Rac、integrin β1及びPI3Kの相互の関係性を調べるために、活性化Racと活性化PI3Kを指示する蛍光プローブを用いて生細胞イメージングを行った。最後に、これらの分子を阻害することで、集団運動が停止することを明らかにした。私たちの発見は、リーダー細胞が集団運動において重要なだけではなく、Rac、integrin β1及びPI3Kがリーダー細胞において亢進し、それが集団運動を駆動していると示唆した。
Naoya Yamaguchi, Takeomi Mizutani, Kazushige Kawabata & Hisashi Haga
Corresponding Author
Collective cell migration plays a crucial role in several biological processes, such as embryonic development, wound healing, and cancer metastasis. Here, we focused on collectively migrating Madin-Darby Canine Kidney (MDCK) epithelial cells that follow a leader cell on a collagen gel to clarify the mechanism of collective cell migration. First, we removed a leader cell from the migrating collective with a micromanipulator. This then caused disruption of the cohesive migration of cells that followed in movement, called “follower” cells, which showed the importance of leader cells. Next, we observed localization of active Rac, integrin β1, and PI3K. These molecules were clearly localized in the leading edge of leader cells, but not in follower cells. Live cell imaging using active Rac and active PI3K indicators was performed to elucidate the relationship between Rac, integrin β1, and PI3K. Finally, we demonstrated that the inhibition of these molecules resulted in the disruption of collective migration. Our findings not only demonstrated the significance of a leader cell in collective cell migration, but also showed that Rac, integrin β1, and PI3K are upregulated in leader cells and drive collective cell migration.
