Th1免疫応答におけるMTK1活性制御機構の解明と自己免疫疾患治療への応用

• Project/Area Number: 14704029
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 内科学一般
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 武川 睦寛 東京大学, 医科学研究所, 助教授 (30322332)
• Project Period (FY): 2002 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥29,120,000 (Direct Cost: ¥22,400,000、Indirect Cost: ¥6,720,000); Fiscal Year 2004: ¥9,490,000 (Direct Cost: ¥7,300,000、Indirect Cost: ¥2,190,000); Fiscal Year 2003: ¥9,490,000 (Direct Cost: ¥7,300,000、Indirect Cost: ¥2,190,000); Fiscal Year 2002: ¥10,140,000 (Direct Cost: ¥7,800,000、Indirect Cost: ¥2,340,000)
• Keywords: MAPキナーゼ / Th1 / GADD45関連遺伝子 / p38 / GADD45 / Th1細胞

Research Abstract

p38MAPK情報伝達系は免疫応答の制御に不可欠なシグナル伝達システムであることが知られている。我々はこれまでに、p38経路の主要なMAPKKKであるMTK1を単離し、さらにMTK1の制御領域に結合して活性化因子として機能するGADD45関連分子を同定してきた。本研究ではさらに、MTK1遺伝子欠損マウスを作成しGADD45-MTK1経路がTh1細胞からのIFN-γ産生に極めて重要なシグナル伝達システムであることを明らかにした。次に、GADD45分子によるMTK1活性化機構の詳細を解明するため、まずGADD45β分子全体に渡って約10アミノ酸ずつの欠失を有する系統的な変異体を作製した。これらの変異型GADD45β遺伝子をそれぞれ細胞に導入して生化学的解析を行い、GADD45β分子内でMTK1との結合に必要な領域、及びMTK1活性化に必須のアミノ酸残基を同定した。次に、アラニン置換変異体を作成して詳細な解析を行い、MTK1との結合能は保たれているものの、MTK1活性化能を喪失した変異体を得た。このような変異型GADD45β分子を細胞内に強制発現させると、ドミナント・ネガティブに作用し、正常のGADD45関連分子によるMTK1の活性化が有意に抑制されることを見出した。
一方、MTK1側の機能ドメインの解析も並行して行い、GADD45結合ドメイン、自己抑制ドメイン、多量体化ドメイン、及び活性化に必須の自己リン酸化サイトをそれぞれ同定した。以上の解析の結果、GADD45関連分子によるMTK1活性化機構として、GADD45分子がMTK1に結合すると、MTK1分子内の制御ドメインとキナーゼドメイン間の抑制的相互作用が解除され、その結果、MTK1分子同士の多量体化が誘導されること、さらにキナーゼドメイン内の自己リン酸化が起きてMTK1のキナーゼ活性が亢進することを明らかにした。

Research Products

• [Journal Article] GADD45β/GADD45γ and MEKK4 comprise a genetic pathway mediating STAT4-independent INFγ production in T cells (2004)
  • Author(s): Chi, Hongbo
  • Journal Title: EMBO Journal 23 Pages: 1576-1586
• [Journal Article] Characterization of a novel low-molecular-mass dual-specificity phosphatase-3 (LDP-3) that enhances activation of JNK and (2004)
  • Author(s): Takagaki, Kentaro
  • Journal Title: Biochemical Journal 383 Pages: 447-455
• [Publications] Hongbo Chi: "GADD45β/GADD45γ and MEKK4 comprise a genetic pathway mediating STAT-independent IFNγ production in T cells."The EMBO Journal. (in press). (2004)
• [Publications] Sakon Sachiko: "NF-κB inhibits TNF-induced accumulation of ROS that mediate prolonged MAPK activation and necrotic cell death."The EMBO Journal. 22・15. 3898-3909 (2003)
• [Publications] Tatebayashi Kazuo: "A docking site that determining specificity of Pbs2 MAPKK to Ssk2/Ssk22 MAPKKKs in yeast HOG pathway."The EMBO Journal. 22・14. 3624-3634 (2003)
• [Publications] Mitsuhashi Shinya: "Usage of tautomycetin, a novel inhibitor of protein phosphatase 1(PP1) reveals that PP1 is a positive regulator of Raf-1 in COS-7 cells."Journal of Biological Chemistry. 278・1. 82-88 (2003)
• [Publications] Mutsuhiro Takekawa: "Smad-dependent GADD45β expression mediates delayed activation of p38 MAP kinase by TGF-β"The EMBO Journal. 21・23. 6473-6482 (2002)
• [Publications] Hiroaki Mita: "Regulation of MTK1/MEKK4 kinase activity by its N-terminal autoinhibitory domain and GADD45 binding"Mol.Cell.Biol.. 22・13. 4544-4555 (2002)
• [Publications] T Shonai: "MEK/ERK pathway protects ionizing radiation-induced loss of mitochondrial membrane potential and cell death in lymphocytic leukemia cells"Cell Death and Different. 9・9. 963-971 (2002)
• [Publications] Miyuki Itoh: "Nuclear export of glucocorticoid receptor is enhanced by JNK-mediated phosphorylation"Mol.Endocrinol.. 16・12. 2382-2392 (2002)
• [Publications] T Matsunaga: "Analysis of gene expression during maturation of immature dendritic cells derived from peripheral blood monocytes"Scand.J.Immunol.. 56・6. 593-601 (2002)
• [Publications] Koji Nakamura: "A novel low-molecular-mass dual-specificity phosphatase, LDP-2, with a naturally occurred substitution that affects substrate specificity"J.Biochem.. 132・3. 463-470 (2002)
• [Publications] Shinya Mitsuhashi: "Usage of tautomycetin, a novel inhibitor of protein phosphatase 1 (PP1) reveals that PP1 is a positive regulator of Raf-1 in COS-7 cells"J.Biol.Chem.. 278・1. 82-88 (2003)
• [Publications] 武川 睦寛: "ストレス応答MAPキナーゼ"蛋白質・核酸・酵素. 47・11. 1379-1389 (2002)
• [Publications] 中山 一郎: "マウス・ヒトキメラ抗erbB-2抗体を用いたアポトーシス誘導機序の検討"日本分子腫瘍マーカー研究会誌. 18. 41-42 (2002)