Rhoタンパク質は、小型Gタンパク質スーパーファミリーのサブファミリーメンバーに属します。これまでにRhoファミリーのメンバーは20種類以上発見されています。配列の相同性および機能の程度により、RhoA、Racl、Cdc42、GTPase活性を欠くものの4つのカテゴリーに分類されます。15種類のRhoタンパク質が同定されており、3つのサブファミリーに分けられます。第1はRho（A、B、C）、第2はRnd 1-3、第3はRac 1-3、RhoG、Cdc42Hs、Rho/TTF、TC10、Chpを含みます。Rhoは分子スイッチとして機能し、ACK、PAK、MEKKs、ROCKなどの様々な細胞内シグナル伝達経路を遮断することができます。RhoはGTPと結合しているとき活性型、GDPと結合しているとき不活性型となります。また、細胞移動、接着、細胞質分裂、増殖、分化、アポトーシスなど多くの生理的活動に関与し、細胞形質転換をより広範囲に拡張することが知られています。

図1. Rhoタンパク質。

イントロダクション

Rhoファミリータンパク質は、Rasスーパーファミリーで最も早くクローニングされたタンパク質です。これらは分子量約20～25kDのグアノシン三リン酸（GTP）結合タンパク質群であり、GTPase活性を持ちます。Rho GTPaseと呼ばれ、Rho GTPaseは細胞骨格再編成の調節に重要な役割を果たします。近年の研究では、Rho GTPaseが様々な悪性腫瘍で高発現しており、腫瘍の発生、浸潤、転移と密接に関連していることが明らかになっています。

Rho GTPaseと腫瘍の浸潤・転移

腫瘍細胞のマトリックス内での移動は、頭部の仮足の形成と伸長、新たな接着部位の確立、細胞体の収縮、尾部の引き抜きという4つの往復的なステップから成ります。移動前に、このプロセスを正確に調節する分子メカニズムは非常に複雑であり、複数の細胞内シグナル伝達経路が関与しています。複数のシグナルカスケード応答経路の中で、特にRhoA、Rac1、Cdc42などのRho GTPaseは主要な調節因子です。これらは主に細胞形態、細胞-マトリックス接着、細胞骨格再編成の調節に関与し、腫瘍細胞の浸潤転移プロセスを制御します。

細胞骨格の再編成

浸潤・転移する腫瘍細胞の継続的な移動は、テンションファイバーの収縮とアクチンフィラメントの伸長による力に依存しています。Rho GTPaseは細胞骨格の再編成を調節することで細胞移動の原動力を提供できます。テンションファイバーは真核細胞内で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、トロポミオシンなどから構成されます。ミオシンの相対運動によって生じる収縮力が細胞移動の主な推進力となります。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高めてECM内での細胞移動を促進します。ROCKはRhoの下流に位置する重要なエフェクター分子であり、Rhoキナーゼおよびp160 ROCKを含みます。活性化されたROCKは2つの経路でMLCのリン酸化レベルを上昇させます。一方で、ROCKは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減少させます。他方で、ROCKは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る収縮力を増加させます。Rho/Rock経路の阻害は、腫瘍細胞のテンションファイバーの収縮および細胞浸潤を抑制できます。優性活性型p160 ROCKプラスミドをトランスフェクトしたヒト卵巣癌細胞は、より強い浸潤・移動能を示しますが、p160 ROCKアンチセンスオリゴヌクレオチドで処理した癌細胞の浸潤・移動能は有意に低下します。Rhoはまた、他の下流の重要なエフェクター分子であるmDia（Mammalian Diaphanous related protein）タンパク質にも作用します。活性化されたmDiaタンパク質はアクチンモノマーをアクチンフィラメントの末端に結合させ、キャッピングタンパク質の結合を防ぎ、アクチンフィラメントの伸長を誘導し、細胞移動を助けます。

参考文献

1. Leung T; 他。p160 RhoA結合キナーゼROKαはキナーゼファミリーの一員であり、細胞骨格の再編成に関与している。 Molecular and Cellular Biology. 1996, 16 (10): 5313-27.