TGF-βファミリー因子による初期発生パターン形成の分子メカニズム

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08044185
• Research Institution: NATIONAL INSTITUTE FOR BASIC BIOLOGY (NIBB)
• Principal Investigator: 上野 直人 岡崎国立共同研究機構, 基礎生物学研究所, 教授 (40221105)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): CHO Ken W.Y. カリフォルニア大学, アーバイン校, 準教授 ; HEMMATIーBRIV ロックフェラー大学, 準教授 ; THOMSEN Gera ニューヨーク州立大学, ストーニーブルック校, 助教授
• Keywords: 骨形成タンパク質(BMP) / TGF-βファミリー / アフリカツメガエル / 初期発生 / 神経誘導 / 中胚葉誘導

Research Abstract

研究概要
follistainとBMPの相互作用の解明(上野、Hemmati-Brivanlouとの共同研究)Hemmati-Brivanlouらはfollistatinが神経分化阻害作用を示すことや、形成体(オ-ガナイザー)に限局して発現することを明らかにした。上野らは神経分化阻害因子としてのBMPの役割に注目し、細胞外におけるその活性制御メカニズムについて解析した。アクチビン結合タンパク質として知られていたfollistatinがBMPの結合タンパク質であることを表面プラズモン共鳴バイオセンサーを用いて証明した。またアフリカツメガエル初期胚を用いたアッセイ系で、Hemmati-Brivanlouらが単離したfollistatin cDNAを過剰発現させることによりfollistatinがBMP活性を阻害しうることを明らかにした。
TAK1およびその活性化因子であるTAB1のBMPシグナル伝達における機能。(上野、Thomsenとの共同研究)上野らはアフリカツメガエル(Xenopus laevis)におけるTAK1とTAB1遺伝子をクローニングし、それらの初期胚における遺伝子発現がBMPの発現とオーバーラップすることを示した。また、TAK1経路の活性化はBMP様の活性、すなわち中胚葉の腹側化、神経形成の抑制を起こすことを明らかにした。細胞内因子Smad1およびSmad5はBMPの下流因子として働き、それらの過剰発現によってBMP様活性を観察することができる。
Thomsenらが単離したSmad遺伝子を用いて、両Smad作用を不活性化型TAK1が抑制することから既存のSmad経路に加えて、TAK1経路もBMPの情報伝達に重要であり、両経路が相互作用することにより、BMPシグナルが伝達されていることを示唆した。
アクチビンおよびBMPシグナル伝達経路におけるSmad経路の役割(ChoとThomsenとの共同研究
ChoらはThomsenらが単離したSmadがアクチビン経路とBMP経路をどのように制御するのかを解析し、Smad2がアクチビンによる背側化シグナルに、Smad1および5がBMPによる腹側化シグナルを制御する経路特異的作用を担い、Smad4が両者の活性を促進する共通因子として働くことを見いだした。

Research Products

• [Publications] Suzuki, A et al.: "Mesoderm induction by BMP-4 and -7 heterodimer" Biochem.Biophys.Res.Commun.232. 153-156 (1997)
• [Publications] Suzuki, A.et al.: "Regulation of epidermal induction by BMP2 and BMP7 signaling" Developmental Biology. 189. 112-122 (1997)
• [Publications] Suzuki, A.et al.: "Xenopus msxl mediates epidermal induction and neural inhibition by BMP-4" Development. 124. 3037-3044 (1997)