細胞内シグナル伝達分子の単離とヒトがんにおける異常の解析

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12219214
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 菊池 章 広島大学, 大学院・医歯薬学総合研究科, 教授 (10204827)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岸田 想子 広島大学, 大学院・医歯薬学総合研究科, 教授 (40274089) ; 岸田 昭世 広島大学, 大学院・医歯薬学総合研究科, 講師 (50274064) ; 小山 眞也 広島大学, 大学院・医歯薬学総合研究科, 助教授 (00186834)
• Keywords: 癌 / Wntシグナル / β-カテニン / Tcf / カゼインキナーゼ / リン酸化 / SUMO化 / Axam

Research Abstract

Wntシグナル伝達経路の異常においては、β-カテニンが安定化してTcfが活性化されることが知られている。これまでに、私共はAxinに種々の蛋白質が結合することにより、βカテニンのリン酸化とユビキチン化が促進されβ-カテニンが分解することおよびTcfの活性が抑制されることを明らかにしてきた。今年度はWntシグナル伝達経路における翻訳後修飾について次の点を明らかにした。
(1)カゼインキナーゼIε(CKIε)はDvlをリン酸化するが、GSK-3結合蛋白質のFratはリン酸化されたDvlと強く結合した。Dvlの250-281番のアミノ酸を除去すると(DvlΔ)、CKIεによるDvlのリン酸化は消失すると共に、DvlとFratとの結合も認められなくなった。DvlとCKIεを293細胞に発現させると、相乗的にβ-カテニンを安定化して、Tcf4を活性化したが、DvlΔとCKIεでは、相乗効果が認められなかった。また、CKIεの蛋白質量をdsRNAi法により減少させると、Wnt依存性のDvlのリン酸化、DvlとFratの結合、β-カテニンを安定化が抑制された。したがって、CKIεとDvl、Fratは協調的に作用して、Wntシグナル伝達経路を正に制御することが明らかになった。
(2)新規Axin結合蛋白質Axamはβ-カテニン分解促進活性と脱SUMO化活性を有し、Axamによるβ-カテニン分解には脱SUMO化活性が必要であった。また、Tcf-4がSUMO化された。Tcf-4のSUMO化には、E1酵素とE2酵素が必要であるが、E3酵素としてPIASが働き、Tcf-4のSUMO化を促進した。PIASはTcf-4の転写活性化を促進すると共に、β-カテニンによるTcf-4の転写活性を促進をさらに増強した。したがって、Wntのシグナル伝達にはSUMO化による翻訳後修飾も重要であることが示唆された。

Research Products

• [Publications] Kadoya, T.: "Desumoylation activity of Axam, a novel Axin-binding protein, is involved in downregulation of β-catenin"Mol. Cell. Biol.. 22. 3803-3819 (2002)
• [Publications] Kobayashi, M.: "Nuclear localization of Duplin, a β-catenin-binding protein, is essential for its inhibitory activity on the Wnt signaling pathway"J. Biol. Chem.. 277. 5816-5822 (2002)
• [Publications] Matsuzaki, T.: "Regulation of endocytosis of activin type II receptor by a novel PDZ protein through Ral/Ral-binding protein 1-dependent pathway"J. Biol. Chem.. 277. 19008-19018 (2002)
• [Publications] Tanji, C.: "A-kinase anchoring protein AKAP220 binds to glycogen synthase kinase-3β(GSK-3β) and mediates protein kinase A-dependent inhibition of GSK-3β"J. Biol. Chem.. 277. 36955-36961 (2002)
• [Publications] Oshiro, T.: "Interaction of POB1, a downstream molecule of small G protein Ral, with PAG2, a Paxillin binding protein, regulates cell migration"J. Biol. Chem.. 277. 38618-38626 (2002)
• [Publications] Andoh, T.: "PY motifs of Rod1 are required for binding to Rsp5 and drug resistance"FEBS Lett.. 525. 131-134 (2002)
• [Publications] Hirata, Y.: "Yeast glycogen synthase kinase-3 activates Msn2p-dependent transcription of stress responsile genes"Mol. Biol. Cell. 14. 302-312 (2003)
• [Publications] Hino, S-I.: "Casein kinase Iε enhances the binding of Dv1-1 to Frat-1 and is essential for Wnt-3a-induced accumulation of β-catenin"J. Boil. Chem.. (in press). (2003)
• [Publications] Yamamoto, H.: "Sumoylation is involved in β-catenin-dependent activation of Tcf-4"EMBO J.. (in press). (2003)