Structural Basis for Regulation of Wnt Signaling by Molecular Conformational Change of Dynamic Oligomer Formation Factors

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K06508
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 43020:Structural biochemistry-related
• Research Institution: Ehime University (2022); Gunma University (2019)
• Principal Investigator: Terawaki Shin-ichi 愛媛大学, プロテオサイエンスセンター, 特定講師 (10452533)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: X線結晶構造解析 / Wntシグナル / Axin

Outline of Final Research Achievements

In this study, to elucidate the molecular regulatory mechanism of Axin, a regulator of the Wnt signaling pathway, we investigated the molecular mechanism of complex formation with Coiled-Coil-DIX1 (Ccd1) and CK1, an Axin-binding protein, by X-ray crystallography, NanoBit method, and transcriptional activity measurement. The NanoBit method was applied to the analysis of the molecular mechanism of the complex formation with Ccd1. The NanoBit method revealed that the binding of Ccd1 to the DIX domain of Ccd1 via the DAX domain of Axin significantly changes the molecular structure of Axin upon hetero-oligomer formation. In addition, conditions for preparing a complex of Axin and CK1 were established, but crystallization was not achieved. In the future, it is necessary to proceed with structural analysis in anticipation of using cryo-electron microscopy.

Free Research Field

構造生物化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

Wntシグナル伝達経路の異常は、がんや精神性疾患などの多様な疾病に関係しており、創薬展開が期待されている。動的オリゴマー形成を介するシグナル伝達制御は、Wnt経路に特異的であるため、その制御の仕組みの解明は創薬基盤として有用である。本研究では、Axinと2つの結合タンパク質との複合体形成の分子機構を原子レベルで解明することで、分子間相互作用と分子制御の仕組みを理解することを可能とする。また、Axin-CK1間の分子間相互作用については、Wnt経路で特に注目すべき未解明な点の一つであるが、CK1を介するリン酸化シグナルの制御についても全く未解明のため、学術的な理解にも大いに貢献できる。