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

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12137211
• Research Institution: Japanese Foundation For Cancer Research
• Principal Investigator: 今村 健志 財団法人癌研究会, 癌研究所・生化学部, 主任研究員 (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)
• 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。
まず、昨年までに明らかにした、Smurf1がSmad7を介してTGF-bのI型レセプターに結合し、Smad7とレセプターのユビキチン化とプロテアソームにおける分解を促進する系について、その分子メカニズムの詳細を検討した。その結果、Smurf1はそのC末端に核外移行シグナルを持ち、Smurf1-Smad7複合体の核外移行においてCRM1が重要な働きを担っていることを明らかにした。次に我々はArkadiaについて、その作用の分子機構を解析した。Arkadia mRNAはヒト組織、種々の細胞株に広くその発現を認めた。ArkadiaはそのC端のユビキチン化に関わるRINGドメイン依存的に、TGF-βおよびBMPによる転写活性を増強した。ArkadiaはSmadファミリーのうち抑制型SmadであるSmad6/7と結合し、そのポリユビキチン化と分解を促進することが確認された。しかしSmurf1と異なり、ArkadiaはI型TGF-βレセプターのポリユビキチン化・分解を促進しなかった。内因性Arkadiaの発現をsmall interfering RNA (siRNA)で抑制すると、内因性Smad7蛋白量が増加し、TGF-β及びBMPによる転写活性の低下が認められた。以上のことから、ArkadiaはTGF-βのみならずBMPシグナルも増強し、その作用機構の一つとして、抑制型SmadであるSmad7のポリユビキチン化、プロテアソーム系での分解の促進が考えられた。またTGF-βシグナルがArkadiaとSmurfという2種類のユビキチンリガーゼによって正と負の両方向に制御されていることが明らかになった。

Research Products

• [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)