骨格系の制御プログラムにおける骨形成因子の機能と役割

• Project/Area Number: 12137211
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Japanese Foundation For Cancer Research
• Principal Investigator: 今村 健志 財団法人癌研究会, 生化学部, 部長 (70264421)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮園 浩平 東京大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (90209908)
• Project Period (FY): 2000 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥54,000,000 (Direct Cost: ¥54,000,000); Fiscal Year 2004: ¥13,600,000 (Direct Cost: ¥13,600,000); Fiscal Year 2003: ¥13,600,000 (Direct Cost: ¥13,600,000); Fiscal Year 2002: ¥13,400,000 (Direct Cost: ¥13,400,000); Fiscal Year 2001: ¥13,400,000 (Direct Cost: ¥13,400,000)
• Keywords: BMP / 骨格系 / Smad / シグナル伝達

Research Abstract

骨形成因子(BMP)のシグナル伝達のメカニズムについて、ユビキチン・プロテアソーム系によるレセプターと細胞内シグナル伝達分子Smadの分解に焦点を絞って検討した。
今年度は、昨年までに明らかにしたSmurfが抑制型Smadを介してTGF-β/BMPシグナルを制御していることについてさらに研究を進めた。まず、Smurf1と抑制型Smadの協調作用をin vivoで証明するために、Smurf1とSmad6を軟骨特異的に発現するトランスジェニックマウスを作製し、両者を掛け合わせてそのフェノタイプを解析した。その結果、Smad6トランスジェニックマウスは短肢症を呈したが、Smurf1トランスジェニックマウスは外見上正常だった。ところが両者を掛け合わせると、Smad6単独トランスジェニックマウスよりも強いフェノタイプを示した。以上のことは加in vivoで両者が協調的に作用することを示唆する。
次に、Smad7に結合してその作用を調節する新たな分子を探索する目的で、Smad7をベイトに酵母Two-hybrid法を施行した。その結果、Smurf様E3ユビキチンリガーゼNEDD4-2とWWP1がSmad7と結合することを見いだした。さらに実験を進め、両者がSmurf1同様にSmad7を介して、レセプターの分解に関与していることを明らかにした。また、発現解析からこれらのE3ユビキチンリガーゼは発現組織や細胞が異なることを明らかにした。

Research Products

• [Journal Article] NEDD4-2 negatively regulates TGF-β signaling by inducing ubiquitin-mediated degradation of Smad2 and TGF-β type 1 receptor (2004)
  • Author(s): Kuratomi G, Imamura T(他5名)
  • Journal Title: BIochem.J. 386(3) Pages: 461-470
• [Journal Article] Vasorin, a transforming growth factor β-binding protein expressed in vascular smooth muscle cells, modulates the arterial response to injury in vivo (2004)
  • Author(s): Ikeda Y, Imamura T(他13名)
  • Journal Title: Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 101(29) Pages: 10732-10737
• [Journal Article] Negative regulation of transforming growth factor-β (TGF-β) signaling by WW domain-containing protein 1 (WWP1). (2004)
  • Author(s): Komuro A, Imamura T(他5名)
  • Journal Title: Oncogene 23(41) Pages: 6914-6923
• [Journal Article] Smad6/Smurf1 overexpression in cartilage delays chondrocyte hypertrophy and causes dwarfism with osteopenia. (2004)
  • Author(s): Horiki M, Imamura T(他8名)
  • Journal Title: J.Cell Biol 165(3) Pages: 433-445
• [Publications] Maeda S, Imamura T (外3名): "Endogenous TGF-b signaling suppresses maturation of osteoblastic mesenchymal cells."EMBO J. 23・3. 552-553 (2004)
• [Publications] Takeda M, Imamura T (外8名): "Interaction with Smad4 is indispensable for suppression of BMP signaling by c-Ski."Mol Biol Cell. 15・3. 963-972 (2004)
• [Publications] Koinuma D, Imamura T (外9名): "Arkadia amplifies TGF-b superfamily signalling through degradation of Smad7."EMBO J. 22・24. 6458-6470 (2003)
• [Publications] Moren A, Imamura T (外4名): "Differential ubiquitination defines the functional status of the tumor suppressor Smad4."J Biol Chem. 278・35. 33571-33582 (2003)
• [Publications] Murakami G, Imamura T (外3名): "Cooperative Inhibition of BMP Signaling by Smurf1 and Inhibitory Smads."Mol Biol Cell. 14・7. 2809-2817 (2003)
• [Publications] Tajima, Y., et al.: "Chromosomal Region Maintenance 1 (CRM1)-dependent Nuclear Export of Smad Ubiquitin Regulatory Factor 1 (Smurf1) Is Essential for Negative Regulation of Transforming Growth Factor-beta Signaling by Smad7"J Biol Chem.. 278. 10716-10721 (2003)
• [Publications] Midorikawa, Y., et al.: "Glypican-3,overexpressed in hepatocellular carcinoma, modulates FGF2 and BMP-7 signaling"Int J Cancer. 103. 455-465 (2003)
• [Publications] Mizuide, M., et al.: "Two short segments of Smad3 are important for specific interaction of Smad3 with c-Ski and SnoN"J Biol Chem.. 278. 531-536 (2003)
• [Publications] Nishihara, A., et al.: "Functional Heterogeneity of Bone Morphogenetic Protein Receptor-II Mutants Found in Patients with Primary Pulmonary Hypertension"Mol Biol Cell.. 13. 3055-3063 (2002)
• [Publications] Suznki, C., et al.: "Smurf1 regulates the inhibitory activity of Smad7 by targeting Smad7 to the plasma membrane"J Biol Chem.. 277. 39919-39925 (2002)
• [Publications] Fukuchi, M. et al.: "Ligand-dependent degradation of smad3 by a ubiquitin ligase complex of rocl and associated proteins"Mol Biol Cell.. 12. 1431-1443 (2001)
• [Publications] Ebisawa, T. et al.: "Smurf1 interacts with transforming growth factor-beta type I receptor through Smad7 and induces receptor degradation"J Biol Chem.. 276. 12477-12480 (2001)
• [Publications] Oh,SP. et al.: "Activin receptor-like kinase I modulates transforming growth factor-betal I signaling in the regulation of angiogenesis"Proc Natl Acad Sci USA. 97. 2626-2631 (2000)
• [Publications] Yoshida,Y. et al.: "Negative Regulation of BMP/Smad Signaling by Tob in osteoblest."Cell. 103. 1085-1097 (2000)