コラーゲン貪食における小GTPase活性化タンパク質IQGAP1の役割

Role of the small GTPase activating protein IQGAP1 in collagen phagocytosis.

• Kei Nakajima
• Pamela D Arora
• Ajay Plaha
• Christopher A McCulloch

抄録

多くの成人の結合組織は、マトリックスの恒常性を維持するために継続的なリモデリングを受ける。生理的リモデリングには、細胞内カテプシン依存性貪食経路によるコラーゲン線維の分解が関与している。我々は、細胞拡張に関与するIQGAP1が、cdc42やアクチン結合タンパク質Flightless I(FliI)との相互作用により、コラーゲンの貪食に必要とされると考えた。ヒト歯肉線維芽細胞（HGF）とIQGAP1+/+およびIQGAP1-/-マウス胚性線維芽細胞によるコラーゲンファゴサイトーシスにおけるIQGAP1の役割を調べた。IQGAP1はHGFによって強く発現し、ビンクリン染色された細胞接着部や細胞拡張が開始される部位に局在し、FliIとコロケーションしていた。免疫沈降により、IQGAP1はFliIと関連していることが示された。HGFは、コラーゲンとのインキュベーション後30分から180分の間に、コラーゲン結合が10倍、内在化が6倍、β1インテグリン活性化が3倍に増加した。IQGAP1+/+線維芽細胞と比較して、IQGAP1を欠失させると、コラーゲン結合（1.4倍）、コラーゲン内部化（3倍）、β1インテグリン活性化（2倍）、コラーゲン分解（1.8倍）が減少した。以上のことから、IQGAP1は食細胞分解経路の制御を通じてコラーゲンのリモデリングに影響を与えており、その制御にはIQGAP1とFliIとの相互作用が関与している可能性があると結論づけた。

Many adult connective tissues undergo continuous remodeling to maintain matrix homeostasis. Physiological remodeling involves the degradation of collagen fibers by the intracellular cathepsin-dependent phagocytic pathway. We considered that a multidomain, small GTPase activating protein, IQGAP1, which is involved in the generation of cell extensions, is required for collagen phagocytosis, possibly arising from its interactions with cdc42 and the actin-binding protein Flightless I (FliI). We examined the role of IQGAP1 in collagen phagocytosis by human gingival fibroblasts (HGFs) and by IQGAP1+/+ and IQGAP1-/- mouse embryonic fibroblasts. IQGAP1 was strongly expressed by HGFs, localized to vinculin-stained cell adhesions and sites where cell extensions are initiated, and colocalized with FliI. Immunoprecipitation showed that IQGAP1 associated with FliI. HGFs showed 10-fold increases of collagen binding, 6-fold higher internalization, and 3-fold higher β1 integrin activation between 30 and 180 min after incubation with collagen. Compared with IQGAP1+/+ fibroblasts, deletion of IQGAP1 reduced collagen binding (1.4-fold), collagen internalization (3-fold), β1 integrin activation (2-fold), and collagen degradation (1.8-fold). We conclude that IQGAP1 affects collagen remodeling through its regulation of phagocytic degradation pathways, which may involve the interaction of IQGAP1 with FliI.

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