シグナル伝達の細胞型特異性：膜受容体の分布とその下流の伝達ネットワークからの見解

細胞シグナル伝達に関する研究は、空間的ダイナミクスと、そのような多様な組織が高次の細胞能力にどのように関連するかにもっと注意を払っています。細胞シグナル伝達の特異性を概要するために、ヒトレセプームデータをプロテオーム空間発現プロファイルと統合して、62の正常細胞タイプと14のがんタイプにわたる受容体と受容体トリガー形成された形質導入ネットワークの特異性を体系的に調査しました。6％の受容体は、細胞型特異的発現を示し、4％シグナル伝達ネットワークは受容体によって誘導される濃縮細胞特異的タンパク質を提示しました。セルタイプに依存するシグナル伝達ネットワークに注釈を付けるための「応答コンテキスト」の概念を紹介しました。「応答コンテキスト」が高い機能的類似性を示したため、ほとんどの細胞は同じ刺激に同様に反応することがわかりました。それにもかかわらず、ネットワークアーキテクチャの違いから微妙な空間的多様性を観察できます。神経細胞のシグナル伝達ネットワークのアーキテクチャは、腺細胞のそれよりも完全性を示していました。同様に、癌細胞では、ほとんどのシグナル伝達ネットワークは一般に機能不全であり、正常細胞のそれよりも完全ではありませんでした。しかし、神経膠腫は悪性状態で過活性化された形質導入メカニズムが出現しました。受容体ATP6AP2およびTNFRSF21誘導レンニン - アンジオテンシンとアポトーシスシグナル伝達は、神経膠腫特異的メカニズムを説明する可能性が高いことがわかりました。この作業は、空間的次元からコンテキスト固有のシグナリングネットワークを解読する努力を表しています。我々の結果は、細胞の大部分が微妙な違いを伴う一般的なシグナル伝達応答を関与させますが、細胞シグナル伝達の空間的ダイナミクスは、さまざまなシグナル伝達メカニズムへの洞察を深めるだけでなく、疾患の細胞シグナル伝達を理解するのにも役立つことを示しています。

Studies on cell signaling pay more attention to spatial dynamics and how such diverse organization can relate to high order of cellular capabilities. To overview the specificity of cell signaling, we integrated human receptome data with proteome spatial expression profiles to systematically investigate the specificity of receptors and receptor-triggered transduction networks across 62 normal cell types and 14 cancer types. Six percent receptors showed cell-type-specific expression, and 4% signaling networks presented enriched cell-specific proteins induced by the receptors. We introduced a concept of "response context" to annotate the cell-type dependent signaling networks. We found that most cells respond similarly to the same stimulus, as the "response contexts" presented high functional similarity. Despite this, the subtle spatial diversity can be observed from the difference in network architectures. The architecture of the signaling networks in nerve cells displayed less completeness than that in glandular cells, which indicated cellular-context dependent signaling patterns are elaborately spatially organized. Likewise, in cancer cells most signaling networks were generally dysfunctional and less complete than that in normal cells. However, glioma emerged hyper-activated transduction mechanism in malignant state. Receptor ATP6AP2 and TNFRSF21 induced rennin-angiotensin and apoptosis signaling were found likely to explain the glioma-specific mechanism. This work represents an effort to decipher context-specific signaling network from spatial dimension. Our results indicated that although a majority of cells engage general signaling response with subtle differences, the spatial dynamics of cell signaling can not only deepen our insights into different signaling mechanisms, but also help understand cell signaling in disease.