カドヘリンがケラチノサイトの末端分化に伴うインテグリン発現のダウンレギュレーションに関与していることの証拠

Evidence that cadherins play a role in the downregulation of integrin expression that occurs during keratinocyte terminal differentiation.

• K J Hodivala
• F M Watt

抄録

表皮では通常、終末分化の開始はインテグリンの機能と発現の抑制と一致しており、それによって分化した細胞が基底層から選択的に排出されるようになっている。しかし、培地のカルシウム濃度を 0.1 mM に低下させて培養ヒト表皮ケラチノサイトの層化を抑制すると、ケラチノサイトは培養基質に付着したまま終末分化を開始する。低カルシウム培地では、分化したケラチノサイトが細胞外マトリックスタンパク質に付着するメカニズムと、カルシウムイオン濃度を1.8 mM（標準培地）に上げることで成層化を誘導した場合の結果を検討した。低カルシウム培地では、ケラチノサイトはインテグリンとインボルクリンやピーナッツレクチン結合糖タンパク質などの終末分化マーカーを共発現していた。低カルシウム培地でも標準培地でも、インテグリンの合成、成熟、分解に差はなかったが、増殖細胞の表面のβ1インテグリンのレベルは標準培地の方が高かった。低カルシウム培地から標準培地に移行してから6時間以内には、終末分化している細胞ではインテグリンのmRNAは検出されなくなり、細胞表面からインテグリンが失われ、基底層からの選択的な遊走が始まっていた。カルシウムによる層化を阻害するP-およびE-カドヘリンに対する抗体は、末期分化細胞からのインテグリンmRNAおよびタンパク質の選択的な消失を阻止した。このことは、カドヘリンが終末分化に伴うインテグリン発現のダウンレギュレーションに関与している可能性を示唆している。

In epidermis the onset of terminal differentiation normally coincides with inhibition of integrin function and expression, thereby ensuring that differentiating cells are selectively expelled from the basal layer. However, when stratification of cultured human epidermal keratinocytes is prevented by reducing the calcium concentration of the medium to 0.1 mM, keratinocytes initiate terminal differentiation while still attached to the culture substrate. We have examined the mechanism by which differentiating keratinocytes adhere to extracellular matrix proteins in low calcium medium and the consequences of inducing stratification by raising the calcium ion concentration to 1.8 mM (Standard Medium). In low calcium medium keratinocytes co-expressed integrins and terminal differentiation markers such as involucrin and peanut lectin-binding glycoproteins: differentiating cells contained integrin mRNA, synthesized integrin proteins de novo and expressed functional mature integrins. There were no differences in integrin synthesis, maturation or break down in low calcium or standard medium, although the level of beta 1 integrins on the surface of proliferating cells was higher in standard medium. Within 6 h of transfer from low calcium to standard medium integrin mRNA was no longer detectable in terminally differentiating cells, integrins were being lost from the cell surface, and selective migration out of the basal layer had begun. Antibodies to P- and E-cadherin, which block calcium-induced stratification, prevented the selective loss of integrin mRNA and protein from terminally differentiating cells. This suggests that cadherins may play a role in the down-regulation of integrin expression that is associated with terminal differentiation.