Connective Tissue Vol. 33. 2001

Review

TIMPの構造と機能

早川太郎

愛知学院大学歯学部生化学講座

Structures and Functions of TIMPs

Taro HAYAKAWA

Department of Biochemistry， School of Dentistry， Aichi-Gakuin University

Received， 24 January 2001; accepted， 2 February 2001.

Abstract: Tissue inhibitors of metalloproteinases (TIMPs) are intrinsic inhibitors of matrix meta-lIoproteinase (MMP) family. The balance between the activities of MMPs and TIMPs play a pivotal role in not only normal embryogenesis， development and remodeling but also many pathological disorders， such as fibrosis， inftammation， and tumor invasion and metastasis. To date the four members of TIMP family， that is， TIMP-1， TIMP-2， TIMP-3， and TIMP-4， have been described. They di任erin structures， biochemical properties and expression， suggesting that they have distinct physio-logical roles. Besides MMP inhibitory activity， TIMPs have unique functions represented with cel1 growth-stimulating activity， and some of these functions are known to be independent of their inhibitory activity. The first half of this artic1e reviews the general aspect of TIMP structures and their inhibitory activities， especial1y emphasizing recent progress in the field. The second half details the multiple functions of TIMPs.

Key words: tissue inhibitor of metal1oproteinases (TIMP)， structure， function， growth-modulating activlty

はじめに

マトリックス金属プロテアーゼ (matrix metallo-

proteinase， MMP) ファミリーの共通の内因性インヒ

ビターとして TIMP(tissue inhibitors of metal1o-

proteinases)の存在が知られており，現在までにヒト

で 4種類、が報告されている 1-4) (表1).

ここでは，まず， TIMPの一般的な構造と MMPイ

ンヒビターとしての機能を，ついで， TIMPのインヒ

ピターとしての機能とは独立した多彩な機能について述

べる.なお， MMPとTIMPに関しては，最近の総説5)

や成書6)がある.

別刷請求先:早川太郎 干 464-8650名古屋市千種区楠元町

1-100 愛知学院大学歯学部生化学講座

Rゅrinl requesfs to: Taro Hayakawa， Department of Biochemistry， School of Dentistry， Aichi-Gakuin Univer-sity， 1-100 Kusumoto-cho， Chikusa-ku， N agoya 464-8650， ]apan. Tel: +81-52-751-2561 (Ext: 341)， Fax: +81-52-752-5988， e-mail: taro@dpc.aichi-gakuin.ac.jp

TIMPの構造と機能

MMPファミリーに共通の内因性インヒピターである

TIMPには，前述したように，現在 TIMP-1，TIMP-

2， TIMP-3および TIMP-4の4種の存在が知られてい

る.それらの主たる性質を表 1にまとめた.また，それ

らTIMPの一次構造を図 lに示した.いずれの TIMP

も12個の Cys残基を持ち，これらの位置はよく保存さ

れている.これらのシステインが形成する 6つの SS結

合が TIMPに特異な立体構造を与えている(図 2).図

2からも明らかなように， TIMPは2つのドメイン，す

なわち， 3つの大きなループからなる N末端ドメイン

(TIMP-1の場合は 126アミノ酸残基)と 3つの小さな

ループと C末端の尾部からなる C末端ドメインに分け

られる.図 1からも明らかなように成熟型の N末端か

ら22個のアミノ酸残基はすべての TIMPを通して極め

てホモロジーが高い (73%)部位で，この部位が

TIMPファミリー共通の機能に関与していることが示

唆される.事実， N末端ドメインには MMP阻害活性

中心があり，特に， X線結晶回折の結果， TIMP-F)お

33 -

染色体遺伝子構造mRNA 分子質量 コアタンパク

糖鎖結合型構成アミノ酸

シグナノレペプチド成熟型

TIMPの構造と機能

TIMp.1

表 1 TIMPファミリー

TIMp.2

Xp 11.2-11.4 5エクソン4イントロン (4.3kb)

0.9 kb 20.7 kDa 28.5 kDa

アミノ酸配列のホモロジー

存在様式(細胞培養系)複合体を形成するプロMMP細胞機能調節活性

17q23-25 つ

3.5， 1.0 kb

21.6 kDa

TIMp.3

22 q 12. 1-13.2 5エクソ ン4イントロン (30kb)

5.0 (2.4， 2.2) kb

21. 7 kDa 27 kDa

TIMp.4

3 p 25 つ

1.4 kb

22.4 kDa

23 26 23 29 184 194 188 195

L一一一一- 43% 一一一一一.JL一一一一- 44% 一一一一一~L一一一 49% 一一一」38%-------

50%

35% 細胞外マトリックス

つ

+

培養液プロ MMp.9

+

培養液プロ MMp.l，プロMMp.2

十

qノlu

液附

養

M

?

培ロプ

TIMP・1

TIMP-2

TIMP・3

TIMP-4

TIMP-l

TIMP-2

TIMP-3

TIMP-4

TIMP-l

TIMP・2TIMP・3TIMP・4

TIMP-l

TIMP-2

TIMP-3

TIMP-4

TIMP-l

TIMP・2

TIMP-3

TIMP-4

TIMP-l

TIMP-2

TIMP-3

TIMP-4

4 一一一一シグナルペプチド一一一+

MAPFEPLASGILLLLWLIAPSR-------A ~T~V P P HPQ T

MGAAARTLRLALGLLLLATLLRPA----DA ~S ~S PVHPQQ

MTP-------WLGLIVLLGSWSLGDWGAEA ~T@S P S HPQD

MPGSPRPAPSWVLLLRLLALLまPPGLG-EA @S@APAHPQQ

AF@NSDLVIRAKFVGTPEVNQTT-LYQ------RYEIKMT

AF@NADVVIRA置AVSEKEVDSGNDIYGNPIKRIQYEIKQI

AF~NSD I VIRA瓦VVGK草 LVKEG--PFGT--- ・LVY T IKQM

HI@HSALVIRAKISSEKVVPASADP-ADTEKMLRYEIKQI

KMYKGFQALGDAADIRFVYTPAMESV@GYFHRSHNRSEEF

K14FKGPEK--ー--DIEFIYTAPSSAV@GVSLDVGGKKE-Y

KMYRGFTKM・・・PHVQYIHTEASESL@GLKLEVN-KYQ-Y

KMFKGFEKV---KDVQYIYTPFDSSL@GVKLEANSQKQ-Y

LIAGKLQ-DGLLHITT@SFVAPWNSLSLAQRRGFTKTYTV

LIAGKAEGDGKMHITL@DFIVPWDTLSTTQKKSLNHRYQM LLTGRVY-DGKMYTGL@NFVERWDQLTLSQRKGLNYRYHL

LLTGQVLSDGKVFIHL@NYIEPWEDLSLVQRESLNHHYHL

G@EE@TVFP~LSI P@KLQ S GTH~LWTDQ LLQGSEKG F QSR

G@E-@K I TR@PMI P~YIS S PD E@LWMDWVTEKNING H QAK

G@N-@KIKS@YYLP@FVTSKNE@LWTDMLSNFGYPGYQSK

N@G-@Q I TT@YTV P@TISAPNE~LWTDWLLERKLYGY QAQ

HLA~LPREP GL@TW ----QSLRSQI ------A 207 (184)

FFA~IKRSDG S ~AWYRGAAP PKQEFLDI -EDP 220 (194)

H Y A~ IRQKGGY@SWYRGWA P PDKSIIN-ATDP 211 (188)

HYV~MKHVDG T~SWYRGHL PLRKEFVDIVQP 224 (195)

図1 ヒ卜 TIMPファミリーのアミノ酸配列

よび TIMp.28)の立体構造が解明され， TIMPがこのホ

モロジーの高い N末端を介してクレ フ トを形成してい

るMMPの活性中心に撮り込むことが明らかになった.

さらに，両 TIMPとも， N末端ドメイン中に 5つの

strand (A~E) からなる β 構造(白ve.stranded s.

pleated sheet rolled into a s.barrel of conical shape)

を持つことが分かり，したがって，両 TIMPはOB.

foldタンパクファミリー9)の一員でもあることが明 らか

になった.ヒトとマウス聞での TIMp.1のホモロジー

が 74%である 10)ことに比べると，両種属間での TIMp.

2のホモロジーは極めて高く (97%)11)， TIMp.2には

より基本的な生物学的役割が考えられる.

TIMPの一義的な機能は活性型 MMPと非共有結合

によって 1: 1の複合体を形成してその活性を阻害する

ことである.これら複合体は安定で，ゲル櫨過によって

は解離しない IC50を見てみると ，TIMP.1はMMp.

112)，13)や MMp.314)に対しては TIMp.2よりも強い阻害

作用を示す.しかし， TIMP.2はMMP-9に対しては

TIMp.1よりも強力であるが， MMP-2に対しては相反

する結果が得 られている 12-1ぺMMP-2，MMP.3およ

び MMp.9の阻害に関しては， TIMP-1および TIMp.3

の間ではほとんど差がない 15) ところが MMP-13の阻

34

早川太郎

ループ1 oo-COO.

/ロ尾部 /ロロ~ロ

L n ロロ山ロポループ6g ロ-"副lIJnnn n白白 M 、どノ ロ場三ツ山口(c')ロ J

1ループ4ノロ 1~ ロJ

(C'{C)

11 ー， N末端ドメインロロロロ， C末端ドメイン

ループ5 ⑤jシステイン残基

図2 TIMPの二次元構造

害に関しては， TIMP-1とTIMP-3はともに TIMP-2

よりも 5倍ほど強力である 16) 興味あることに， MT1-

MMPはTIMP-2や TIMP-3では阻害されるが，

TIMP-1によってほとんど阻害されない17)，18) 最近，

TIMP戸219)がヒト結腸がん (Colo205)細胞株で，ま

た， TIMP-3叫が同じくヒト結腸がんの DLD細胞株で

TNF-α受容体の sheddingを阻害することが報告され

ている.ところで，これまで， TIMPはMMPに特異

的なインヒピターであり， TIMPで阻害されることが，

MMPであることの一つの規準となっていた21)しか

し，最近， TIMP-3はADAMファミリーの TACE

(ADAM-17)却を，また， TIMP-1とともに ADAM-10

を阻害することが報告されている 23)

TIMPにはインヒピターとしてもう 1つの機能があ

る.それは TIMP-1がプロゼ、ラチナーゼ B24)と，

TIMP-2が間質プロコラゲナーゼお)やプロゼラチナー

ゼ A26) と複合体を形成して，それらプロ酵素の自己活

性化を阻害することである 12)，25)，2九最近， TIMP-4もプ

ロMMP-2との間で， TIMP-2/プロ MMP-2複合体と

同じような複合体を形成することが見出されている 2九

表 1にも示したように， TIMP-3が4つの TIMPの

中で，唯一 ECM結合性であることは知られている 29)

が，最近，その N末端ドメインにある β構造 (A，B strand) を介して，へパリン，へパラン硫酸，コンドロ

イチン硫酸 (A，B， C)や硫酸化化合物であるスラミ

ンやペントサンと結合することやラットの退縮子宮内膜

でへパラン硫酸と TIMP-3の局在が一致することが明

らかにされた制.ただし，この結果は，先に発表された

C末端ドメインが ECMとの結合に関与しているという

報告別)と矛盾する.ヒト TIMP-3遺伝子の変異が，

Sorsby's fundus dystrophy (SFD) と呼ばれている優

性遺伝する成人性盲目症で見出されている 29) これまで

- 35

5型 (S181 C-， Y 168 C-， G 167 C-， G 166 C-および

S 156 C-TIMP-3)の変異が報告されており，いずれも

TIMP-3のC末端ドメインに対応するエクソン 5に余

分なシステインが導入されることが分かっている.これ

ら変異 TIMP-3分子はすべて発現され，正常な TIMP-

3と同様に， MMP阻害活性や ECM結合能を持ってお

り，さらに，正常な TIMP-3と違って，ダイマーを形

成する.これら変異 TIMP-3はSFD患者の網膜では過

剰発現されるので，ダイマーとなった TIMP-3が網膜

に蓄積して SFDの発症に積極的に係わっていると考え

られている 3へしかし， TIMP-3遺伝子に変異の見られ

ない SFDの家系も報告されている 33)

Campbellら34)はマウス TIMP-1の主転写開始部位

のすぐ上流にある血清または PMA反応エレメントが

転写因子である AP-1(Fos/Jun)や c-ets原がん遺伝子

ファミリーの一員である PEA3の結合部位叫36)である

ことを明らかにした.興味あることは，マウス TIMP-1

プロモーターは AP-1結合部位を持ち，コラゲナーゼや

ストロムライシンを活性化する同じ物質によって転写レ

ベルで活性化されることである.このことは， AP-1が

広範な刺激への MMPとTIMP両遺伝子の応答を協調

する重要な因子であることを示唆している.どうしてプ

ロテアーゼ、とそのインヒビターが協調的に発現されるの

であろうか? インヒビターによって不活性化される前

に，プロテアーゼは，基質を極めて限定された量だけ分

解することによって， ECM成分の分解を厳格に調節す

ることを可能にしていると考えられる.また，プロテ

アーゼとインヒビタ一発現の速度論に微妙な違いがある

ことによって ECM成分の限定的分解が可能になるとも

考えられる.

In uivoにおける 3つの TIMP遺伝子の発現パターン

はそれぞれ異なる.マウスでは， TIMP-1の発現は発育

TIMPの構造と機能

中の胎仔であれば，骨形成部位とか，成熟した雌マウス

であれば，子宮とか卵巣といった ECMの改造が活発な

部位に限局している 3九 TIMP-2は出産直前の胎盤に集

積する 38) しかし， TIMP-3mRNAは，他の TIMPの

発現が見られない腎や脳を含む成熟組織で高い発現が見

出されている叩発育中のマウス胎仔では， TIMP-3

mRNAは発育中の気管支，腎，直腸および食道のよう

な器官の表面にある上皮組織中に豊富に存在してい

る問.ヒト TIMP-4mRNAは心臓で強い発現が見られ

たが，腎，胎盤，小腸，畢丸では弱く，肝，脳，肺，胸

腺，牌臓では発現が見られなかった州.これに反し，マ

ウス TIMP-4mRNAは脳，心臓，卵巣および骨格筋で

発現が見られた41)これらのデータは各 TIMPがそれ

ぞれ固有，かつ，互換性のない役割を果たしていること

を示している.ヒ卜 WI-38線維芽細胞や HL-60細胞で

見出された遺伝子，mig-5の発現タンパク， Mig-5が

TIMP-3であることが明らかになり，その発現はマイト

ジェンによって誘導されるだけでなく，細胞周期に従い

mid-G 1期で最高となることが明らかにされた4九

TIMP-lノックアウトマウスは胎生期の成長，生存

能，繁殖能などに何ら異常がないことが明らかにされて

いる.ところで，最近，生後4カ月の TIMP-1ノック

アウトマウスで心エコー，心カテーテルおよび組織形態

学的研究によって，左心室拡張期容量，左心室拡張期壁

厚および左心室の大きさがコントロールマウスに比べ有

意に増大していることが明らかになった4九しかし，収

縮期圧，駆動能力および筋細胞の横断面積には差がな

く，逆に，心筋中の線維性コラーゲン含量は有意の減少

を示した.これらの事実は， TIMP-1が正常な左心室構

造の維持に何らかの役割を果たしていることを示唆する

とともに一見異常の見られないノックアウトマウスで

も，生後しばらくして，この例のような微視的な異常が

見出される可能性を示している.

TIMPの多彩な細胞機能調節活性

以上， TIMPの一般的性状について最新の知見を述

べたが，これら TIMPのインヒピターとしての機能と

は独立した機能と考えられている多彩な細胞機能調節活

性について紹介する(表 2).

1. erythroid potentiating activity (EP A)

cDNAクローニングによりヒト TIMP-lの一次構造

が明らかにされる 44) と，赤芽球系前駆細胞である BFU-

EとCFU-Eや赤芽球性白血病 (K-562)細胞の増殖と

分化を促進する成長因子として考えられてきた EPAの

一次構造45) と同ーであることが分かった.さらに，

TIMP-2にも EPA活性があることが示された46)

MMP阻害活性に重要なアミノ酸残基に点変異を生じた

H 7 A-TIMP-1， Q 9 A-TIMP-1および H7 A/Q 9 A

TIMP-1は，いずれも MMP阻害活性を示さなかった

が，野生型と変わらない EPA(BFU-E)活性を示し

た.また， C末端ドメインを欠くム C128-TIMP-1は

MMP阻害およびEPA両活性を 100%示した4九これ

らの事実は， EPA活性が MMP阻害活性から独立した

TIMPの機能であることを示唆している.ところで，

TIMP-1の EPA活性の本体は，赤芽球系前駆細胞に対

する TIMP-1の増殖活性とこれに共役してはじめて発

現されるエリスロポエチンの分化活性からなることが明

らかにされている 48)

2. 細胞増殖調節活性

TIMP-1はヒト，ウシ，ウサギの広範囲な正常および

腫虜細胞48 同に対して増殖活性を示し， ~100 ng/ml

(3.6 nM)で最大活性を示す州ことが明らかにされてき

た.ヒト TIMP-2もヒト，ウシ，ウサギ，マウス由来

表2 TIMPsの多機能性

1. MMP阻害活性a.すべての TIMPsは活性型 MMPsを阻害する.b. TIMP-lおよびTIMP-2はそれぞれプロ MMP-9およびプロ MMP-2の自己活性化を阻

害する.2.細胞機能調節活性

a. TIMP-lおよび TIMP-2はEPA活性 (BFU司EおよびCFU-Eの増殖と分化)を持つ.b. TIMP-lおよびTIMP-2は広範囲の細胞に増殖活性を持つ.c. TIMP-2はb-FGFによるヒト血管内皮細胞の増殖を抑制する.d.下垂体前葉の FS細胞が分泌する survivalfactorがTIMP-2と同一である.e. TIMP-lは受精卵の初期発生に関与する embryogenin-lと同一で、ある.f. TIMP-lは子宮内膜症組織が産生する endometriosisprotein-IIと同一である.g.性ホルモンの合成を促進する局所因子，steroidogenesis-stimulation proteinはTIMP-l

プロカテプシン L複合体である.h.アポト←シスに対して TIMP-lおよびTIMP-2は抑制因子として， TIMP-3は促進因子

としてイ乍用する.3 そのf也

a. TIMP-3は形質転換中の細胞の細胞外マトリックスからの離脱と形態変化を促進する.b. TIMP-lはヒト皮膚線維芽細胞による MMP-lの分泌を促進する.c. TIMP-2はMTI-MMPによるプロ MMP-2の活性化に必須である.

36 -

早川太郎

各細胞4仰 5)，57-59)に対し増殖活性を示し， TIMP-1の 1/

10量に相当する"--'10 ng/ml (0.46 nM)で最大活性を

示すことが報告されている 49)

TIMP-1/プロ MMp.9および TIMP-2/プロ MMP-2

両複合体はともに活性型 MMPに対しては 100%阻害活

性を保持している附川が，全く細胞増殖活性を示さな

い49) 反対に還元アルキル化された両 TIMPはMMP

阻害活性を全く保持しないが，部分的ではあるが，有意

に細胞増殖活性を示す叫.また， N末端にアラニン残

基を追加した Ala-TIMP-2はMMP-2と1: 1の安定な

複合体を形成するが， MMP-2活性を阻害しなかった.

しかし，ヒト皮膚線維芽 (Hs68)細胞の増殖を促進す

るとともに，後述する bFGFの増殖促進活性を抑制し

た問.これらの事実は， TIMPの細胞増殖活性がそれ

らの MMP阻害活性とは独立した活性であることを明

確に示している.

上述してきた両TIMPの細胞増殖活性は細胞表面に

あるレセプターを介する細胞への直接作用であることが

示唆されている叫訓.私たち 49)はTIMP-lもTIMP-2

も発現していない Raji細胞を用いて， TIMP-2に対し

て高親和性 (Kd=O.15 nM) と低親和性 (3511M)両受

容体が存在すること，さらに，それらの細胞当たりの受

容体数は，それぞれ 20，000と1.4X105であることを

示した.最近，ヒト乳がん細胞株 (BC-61) を用いた

TIMP-lの結合実験で，高親和性 (Kd=0.07nM)およ

び低親和性 (2311M)両受容体の存在を示唆するような

結果が得られている 56)

高濃度の TIMP-2を用いて， Corcoranら58) は

TIMP-2の細胞増殖活性には， G-タンパクと共役した

アデニレートシクラーゼ、の活性化，それに続く cAMP

レベルの上昇が関与していると報告している.しかし，

私たちは49)プロテインキナーゼ A，Cおよびミオシン

軽鎖キナーゼ、のインヒビターが TIMP-2のマイトジェ

ン活性に全く何の影響も与えないことを示し，さらに，

両 TIMP依存性の細胞増殖シグナルではチロシンキナ

ーゼ、と MAPキナーゼ、両活性の有意な上昇が極めて重

要な役割を果たしていることを示した.実験に用いた

TIMPの濃度から考察すると， Corcoranら58)の結果は

前述の低親和性受容体を介するシグナル伝達系を示して

いるようである.前述したマトリックス結合性の

TIMPである TIMP-3も低血清存在下で培養された正

常な線維芽細胞の増殖を促進することが報告されて

いる 6へこれらの結果から，細胞増殖活性は， TIMP

ファミリーに共通の特性と思われる.

これまで， TIMP-lおよび TIMP-2はともにヒト血

清やウシ血清 (FCS)中の常在成分であること州，65)，6べTIMP-lおよび TIMP-2が血清中の新しい細胞増殖因

子であることが示された叫.この血清中の両 TIMPに

対する細胞増殖の依存度は細胞ごとに異なる叫，51)，59) す

なわち，それら細胞がどれだけ両 TIMPを産生し，そ

れら TIMPがオートクリン機構で細胞増殖を刺激する

かに依存している.

TIMP-2がbFGFで刺激されたヒト微小血管内皮細

胞の増殖を抑制することが明らかにされた6九この増殖

抑制作用は MMPインヒビター活性から独立したもの

で， TIMP-1にはなく， TIMP-2に特異的であるが，

50%阻害にかなり高濃度 ("--'2μg/m]) を要する.

3. embryogenesis-stimulating activity (ESA)

ウシ授精卵の invitroでの初期成長に必須な因子とし

てESAがウシ頼粒膜細胞や卵管上皮細胞の無血清培養

液中に見出された.上記両細胞の培養液に共通の因子で

ある embryogenin-1と呼ばれる低分子量 (30kDa)の

ESAを精製し，さらに cDNAクローニングしたとこ

ろ，ウシ TIMP-1と全く同ーであることが明らかにな

った68) この TIMP-1が増殖因子として特に授精卵の

初期成長に関与していることが考えられている.しか

し，その後，これに相反するような結果も報告されてい

る69)

4. steroidogenesis-stimulating protein (STP)

最近，性腺ステロイドホルモン生成の調節に関与する

局所因子， steroidogenesis-stimulating protein

(STP)が， 28 kDaと38kDaのタンパクからなる 70

kDaのタンパク複合体として精製され， Leydig細胞や

卵巣頼粒膜細胞でのステロイド生成を刺激することが明

らかにされた70) 興味あることに，この生物活性の中心

は28kDaのタンパクで，これが TIMP.1と同一である

こと，さらに，この TIMP目 1の安定化や最大活性の発

揮に不可欠な 38kDaタンパクがプロカテプシン Lであ

ることが明らかにされた.すなわち， TIMP-l.プロカ

テプシン L複合体が STPの本体であることが示され

た.しかし， TIMP.1ノックアウトマウスを用いた 111

V1VOにおける TIMP-1のSTP活性についての研究で

は， STPが性腺ステロイドホルモンの生成調節に関与

しているという結果は得られなかった7九

すでに，培養系ラットの頼粒膜細胞が TIMp.1を産

生することが報告されていた72)が，最近， TIMP-lが

TIMP.2および TIMP.3とともにブタ卵巣の頼粒膜お

よび爽膜両細胞で産生されることが l1l Vl VOで確認さ

れ，さらに，ill uitroの研究で， TIMP-lが組織の改造

に加えて，性腺ステロイドホルモンの産生を調節してい

ることが示唆された73) また， TIMP-1は，すべての動

物種の子宮で発現されているが， TIMP-1ノックアウト

成熟雌マウスでは野生型に比べ，月経周期の有意な短

縮，血清エストラジオールレベルの有意な上昇と逆に血

一 37-

TIMPの構造と機能

清プロゲステロンレベルの有意な低下が見られ，さら

に，子宮形態にも変化が見られるとともに， TIMP-3

mRNAの発現が有意に低下していた.これらの結果

は， TIMP-lが子宮と卵巣両臓器に作用し，月経周期の

調節に多面的な役割を果たしていることを示唆してい

る74)

5. endometriosis protein-II (ENDO・11)

ラット ENDO-II(子宮内膜症タンパクーII)がラット

TIMP-lと同ーであることが明らかになった問.

ENDO-II/TIMP-lは子宮内膜症組織のみによって産生

され，正常な子宮内膜組織では産生されないことから，

増殖因子として浸潤性の強い子宮内膜症組織の増殖に関

与しているとか， MMPインヒビターとして ECMの分

解抑制に関与しているなど，その機能が考えられるがよ

く分かっていない.最近， LPSをマウス腹腔内に投与

してマクロファージを活性化したところ， LPSの投与

量に応じて腹腔内の TIMP-lmRNAの発現増加が見ら

れた.このことは，マクロブアージは腹腔内での貧食機

能のほかに，子宮内膜組織/細胞の腹膜への浸潤を抑制

するという新しい役割を演じていることが示唆され

た間.しかし， LPS量が 50μg/マウスを越え る と

TIMP-lの発現は逆にコントロール以下に減少した.こ

の事実を，先に発表されたヒト子宮内膜症患者の腹腔液

および血清中の TIMP-l含量が正常値に比べ有意に低

く，これが性腺刺激ホルモン放出ホルモンアゴニスト療

法で回復するという結果77) と合わせ考えると，マクロ

ファージの活性化が生理的限界を越え，病的なレベルに

達すると TIMP-lの発現が減少し，腹膜への MMP依

存性の組織/細胞浸潤に対する抵抗性を低下させる結果

になっている可能性が示唆されている.

6. アポトーシス抑制および促進活性

TIMP-lがパーキットリンパ腫細胞株7机 79)およびヒ

ト乳腺上皮細胞80)で， TIMP-2がメラノーマ細胞81)で

それぞれそれら細胞のアポト←シスを抑制する作用があ

ることが明らかにされた.以前に，ヒト TIMP-lを過

剰発現するトランスジェニックマウスモデ、ル系で正常乳

腺の発育に伴って分化した乳腺細胞をアポトーシスから

保護することが報告されている 82) また最近，不死化し

た尿管芽(UB)細胞が産生する TIMP-2が後腎問葉増

殖因子として，後腎間葉細胞のアポトーシスを阻止する

ことが報告されている 83) この TIMP-2の機能は合成

MMPインヒビターで代替されないことから MMPイ

ンヒビターからは独立した機能であると考察されてい

る.TIMP-lや TIMP-2とは反対に， TIMP-3がヒト

結腸がん細胞表面における TNF-α 受容体の安定化を介

して細胞死を促進することが報告された制.また，遺伝

子導入により過剰発現した TIMP-3がメラノーマ細

胞叫，ラット平滑筋細胞町や数種の腫虜細胞附のアポ

トーシスを促進することが示された.以前に， folli

culo-stellate (Fs)細胞株として確立された TtT/GF

細胞が分泌する survivalfactor (生存因子)を精製し，

ソマトトロビン分泌細胞株， MtT-S細胞の生存促進活

性を調べたところ，その一つが TIMP-2であったと報

告されている 87)が，これは TIMP-2の抗アポトーシス

活性をみている可能性が考えられる.

以上，列挙したように，細胞の増殖・分化に関係する

と考えられる多くの因子の本体が TIMPそのものであ

ることが明らかにされてきている.

TIMPのその他の機能

TIMP-3はMMP阻害活性のほかに，形質転換した

細胞が細胞外マトリックスから離脱するのを促進した

り，その形態変化を惹き起こすという特異な機能を持つ

ことが示されている 6九 Clark ら 88) は，高濃度(l~8

μg/mI)ではあるが， TIMP-lが線維芽細胞を刺激し，

MMP-lの分泌を促進することを報告している.また，

TIMP-2が膜型 MMPの一つ MTI-MMPによるプロ

MMP-2の細胞表面での活性化に不可欠であることが明

らかにされている

おわりに

以上， TIMPの多彩な機能について述べてきたが，

TIMP以外のプロテアーゼ、インヒピターのいくつかに

も細胞増殖活性が認められている 89) 例えばヒト EGF

が梓トリプシン阻害活性を， EGFと遺伝子ファミリー

である pancreaticsecretory trypsin inhibitor (PSTI) /

tumor-associated trypsin inhibitor (T ATI)が，逆に，

DNA合成促進活性を示すなどである.このように見て

くると，プロテアーゼ、インヒビターと細胞増殖因子とい

う組み合わせはあるインヒビターに限ったものではな

く，かなり普遍的なものであると考えられる.

Yavelowらの研究9州 1)はインヒビター/プロテアーゼ、

と増殖因子/レセプターという 2つの組み合わせが進化

の過程で同じ起源から派生してきた可能性を示唆してお

り， 1つのタンパクがこのように 2つの機能を持つこと

が生命現象をコントロールしていく上でどのような意義

を持っているかに興味が持たれる.

ところで，私たち叫聞は， TIMP-lが Gin-l細胞の

細胞周期の S期に一致して特異的に核へ集積すること

を明らかにした.これは，細胞の増殖過程に関与する

TIMP-lの全く新しい役割を示唆する重要な発見と思わ

れる.さらに，最近， TIMP-lがヒト乳がん細胞 MCF-

← 38 -

早川太郎

7の細胞表面に結合し，核へ移行すること円 Sertoli

細胞の核に TIMP-lが局在し，それが 8-CPTc-AMP

の刺激で増大すること附が報告されている.これら核

に局在する TIMP-lがどんな役割を果たしているかは

全く明らかではないが， 1つは，核内で TIMP-lが本来

の MMPインヒビターとして核マトリックス成分の分

解調節に関与している可能性である.もう 1つは，前述

したように， X線結晶回折の結果， TIMP-lは TIMP-2

とともにその N末端ドメイン中に 3構造を持つことが

明らかとなり 7)へした がって TIMP-lは OB-foldタン

パク・ファミリー9)の一員として，核の中で DNAに結

合し， TIMP-lが転写因子の 1っとして機能している可

能性が考えられる.

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