內皮細胞黏性連接透過VE-cadherin促進claudin-5表現進而調控緊密連接

Endothelial adherens junctions control tight junctions by VE-cadherin-mediated upregulation of claudin-5

Taddei, A. et al., Nat. Cell Biol. 10: 923-934 (2008)

Speaker: Shiao-Chi Chang (張筱琦)             Time: 13:00-14:00, Nov. 5, 2008

Commentator: Dr. Li-Wha Wu (吳梨華博士)      Place: Room 601

摘要

內皮細胞間的細胞連接(cell junctions)除了負責鄰近細胞間的黏附之外，也可作為傳遞訊號的結構¹。細胞連接分為很多類型，其中的黏性連接(adherens junctions, AJ)和緊密連接(tight junctions, TJs)是相互連結的。利用專一性的抗體阻擋AJs的形成，會抑制TJs的正確組成。然而，AJs與TJs兩者之間交互作用的分子機制仍不清楚。本篇論文作者發現，在血管內皮細胞的鈣離子依賴性黏著分子(vascular endothelial-cadherin, VEC)形成clustering的同時，TJs中的黏著分子claudin-5的RNA和蛋白質表現量也會上升，而claudin-5是調控血管內皮通透性(endothelial permeability)的重要分子。先前研究指出，在聚合細胞層(confluent cells)中，VEC clustering會活化Akt 的訊息傳遞路徑，進一步磷酸化下游的FoxO1，導致FoxO1的轉譯活性被抑制；從微陣列基因表現分析(microarray gene expression screening)得知claudin-5會被FoxO1抑制²。接著當作者抑制細胞內的PI(3)K-Akt訊息傳遞路徑後，會導致FoxO1的活化和claudin-5的表現量下降；利用異位表現(ectopic expression)持續活化的FoxO1時，同樣會抑制claudin-5的表現，顯示FoxO1可能是claudin-5基因的轉譯抑制子(transcriptional repressor)。另一方面，Wingless 訊息傳遞途徑(WNT signaling pathway)中的b-catenin也被報導會與FoxO1作用並增強FoxO1的活性³。作者觀察到在不表現VEC的細胞(VEC-null cells)的細胞核中，有較多的b-catenin 與FoxO1作用，這樣的現象增強了FoxO1對claudin-5基因的抑制效果。最後，作者利用染色質免疫沉澱(chromatin immunoprecipitation, ChIP)的方式證明FoxO1、Tcf和b-catenin會形成 FoxO1/Tcf/b-catenin複合物連接在claudin-5 基因的啟動子(promoter)，打斷b-catenin與複合物的連結也會破壞FoxO1與DNA的連接。總結以上結果，VEC clustering可以透過兩個方式抑制FoxO1的活性: (1) 活化Akt路徑 (2) 限制b-catenin進入細胞核；當FoxO1的活性降低時，claudin-5基因及蛋白質的表現量上升(如下圖所示)，本篇結果提供了AJs與TJs交互作用的分子機制。

引用文獻

1.          Dejana, E. Endothelial cell–cell junctions: happy together. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 5: 261-270 (2004)

2.          Daly, C. et al. Angiopoietin-1 modulates endothelial cell function and gene expression via the transcription factor FKHR (FOXO1). Genes Dev. 18: 1060-1071 (2004)

3.          Essers, M. A. et al. Functional interaction between β-catenin and FOXO in oxidative stress signaling. Science 308: 1181-1184 (2005)