Rhoタンパク質は低分子量Gタンパク質スーパーファミリーのサブファミリーに属する。これまでにRhoファミリーのメンバーは20種以上が見出されている。配列の相同性および機能に基づき、RhoA、Rac1、Cdc42、ならびにGTPase活性を欠く群の4カテゴリに分類される。15種のRhoタンパク質が同定され、3つのサブファミリーに区分されている。第1はRho（A、B、C）、第2はRnd1～3、第3はRac1～3、RhoG、Cdc42Hs、Rho/TTF、TC10およびChpを含む。Rhoは分子スイッチとして機能し、ACK、PAK、MEKKs、ROCKなど、複数の細胞内シグナル伝達経路をオン／オフ制御し得る。RhoはGTP結合時に活性型、GDP結合時に不活性型となる。また、細胞遊走、接着、細胞質分裂、増殖、分化、アポトーシスなど多様な生理機能に関与し、細胞形質転換をより大きく促進することも知られている。

図1. Rhoタンパク質。

序論

Rhoファミリータンパク質は、Rasスーパーファミリーの中で最も早期にクローニングされたタンパク質群である。相対分子量約20～25 kDのグアノシン三リン酸（GTP）結合タンパク質であり、GTPase活性を有する。Rho GTPaseと総称され、細胞骨格再編成の制御において重要な役割を担う。近年の研究により、Rho GTPaseは多様な悪性腫瘍で高発現し、腫瘍形成、浸潤および転移と密接に関連することが示されている。

Rho GTPaseと腫瘍浸潤・転移

腫瘍細胞のマトリックス内での運動は、①先端部における仮足の形成・伸展、②新規接着部位の形成、③細胞体の収縮、④後端部の退縮、という4つの往復的ステップから構成される。遊走に先立ち、この過程を精緻に制御する分子機構は極めて複雑であり、複数の細胞内シグナル伝達経路が関与する。多数のシグナルカスケード応答経路の中でも、Rho GTPase、特にRhoA、Rac1およびCdc42は主要な制御因子である。これらは主として細胞形態、細胞—マトリックス接着、ならびに細胞骨格再編成の制御に関与し、腫瘍細胞浸潤の進行過程を調節する。

細胞骨格再編成

浸潤・転移能を有する腫瘍細胞の連続的な運動は、張力線維の収縮およびアクチンフィラメントの伸長によって駆動力が供給されることに依存する。Rho GTPaseは細胞骨格の再編成を制御することで、細胞遊走のための推進力を提供し得る。張力線維は真核細胞における安定した平行配列の微小フィラメント構造であり、アクチン、ミオシン、トロポミオシン等から構成される。ミオシンの相対運動により生じる収縮力が、細胞遊走の主要な駆動力である。Rhoおよびその下流のRho関連コイルドコイル形成タンパク質キナーゼ（ROCK）は、ミオシン軽鎖（MLC）のリン酸化レベルを上昇させ、アクチン—ミオシンの収縮力を増強することで、細胞外マトリックス（ECM）内での細胞遊走を促進する。ROCKはRho下流の重要なエフェクター分子であり、Rho kinaseおよびp160 ROCKを含む。活性化ROCKは2つの経路を介してMLCのリン酸化レベルを上昇させる。すなわち、一方ではROCKが基質であるミオシン軽鎖ホスファターゼ（MLCP）およびミオシン結合サブユニット（MBS）をリン酸化し、MLCPのホスファターゼ活性を阻害してMLCリン酸基の加水分解を低下させる。他方では、ROCKがMLCを直接リン酸化し、MLCのリン酸化レベルを上昇させることで、アクチンフィラメントとの架橋により生じる収縮力を増強する。Rho/ROCK経路の阻害は、腫瘍細胞の張力線維収縮および細胞浸潤を抑制し得る。恒常活性型p160 ROCKプラスミドをトランスフェクションしたヒト卵巣癌細胞は浸潤・遊走能がより強い一方、p160 ROCKに対するアンチセンスオリゴヌクレオチドで処理した癌細胞では浸潤・遊走能が有意に低下し得る。Rhoは別の重要な下流エフェクター分子であるmDia（Mammalian Diaphanous-related protein）にも作用し得る。活性化mDiaはアクチンモノマーをアクチンフィラメント末端に付加し、キャッピングタンパク質の結合を阻害してアクチンフィラメントの伸長を誘導し、細胞遊走を補助する。

参考文献

1. Leung T; et al. The p160 RhoA-binding kinase ROK alpha is a member of a kinase family and is involved in the reorganization of the cytoskeleton. Molecular and Cellular Biology. 1996, 16 (10): 5313-27.