転写因子Ｓｍａｄを介したＴＧＦ－βファミリーによる骨格・筋組織の調節機構の解明

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24592278
• Research Institution: Saitama Medical University
• Principal Investigator: 米山 克美 埼玉医科大学, 医学部, 助手 (20571574)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 片桐 岳信 埼玉医科大学, 医学部, 教授 (80245802)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 転写因子 / 細胞内伝達情報 / 分化 / 骨格筋 / 運動器

Outline of Annual Research Achievements

Transforming Growth Factor-β (TGF-β)ファミリーに分類される成長因子群は、筋骨格系の運動器の発生や維持、再生に重要なことが知られている。本研究ではこの分子メカニズムを解明する目的で、TGF-βの細胞内情報伝達系に共通して重要な転写因子Smad4の役割を解析した。前年度までの成果から、骨格筋組織特異的にSmad4を欠失させたマウスは致死性であることが判明した。この発見は、Smad4が骨格筋の発生に極めて重要な因子であることを示唆する。そこで、Floxed Smad4マウスの骨格筋組織から骨格筋前駆細胞を分取し、Smad4遺伝子座をin vitroで人為的に欠失させることができる細胞株の構築を試み、特に細胞株のクローン化と筋分化能について検討した。その結果、樹立したクローンは、Smad4を誘導性に欠失させることで筋芽細胞への分化が亢進することが明らかとなった。さらに、これらのクローンは、BMP刺激による筋細胞の分化抑制や骨芽細胞様細胞への分化誘導に対して抵抗性を示した。また、TGF-βファミリーの中で、Bone Morphogenetic Protein (BMP) の細胞内情報伝達系でSmad4と協調的に作用するSmad1/5/9の解析から、Smad9が特にSmad4との親和性が高い分子であることを明らかにした。しかし、Smad9はSmad1/5よりも転写活性が低く、むしろ抑制型Smadとして機能することを見出した。以上の結果より、マウス骨格筋の発生・成長過程では、Smad4を介したTGF-βファミリーの細胞内シグナルが抑制的に働くことが生理的に重要な可能性が示唆された。これは、Smad4を介したシグナル制御の異常による疾患に対して、新たな治療標的を提供する可能性が考えられる。

Research Products

• [Journal Article] Smad9 is a new type of transcriptional regulator in bone morphogenetic protein signaling. (2014)
  • Author(s): Tsukamoto S, Mizuta T, Fujimoto M, Ohte S, Osawa K, Miyamoto A, Yoneyama K, Murata E, Machiya A, Jimi E, Kokabu S, Katagiri T.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 4 Pages: 7596
  • DOI: 10.1038/srep07596
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Establishment of a novel model of chondrogenesis using murine embryonic stem cells carrying fibrodysplasia ossificans progressiva-associated mutant ALK2. (2014)
  • Author(s): Fujimoto M, Ohte S, Shin M, Yoneyama K, Osawa K, Miyamoto A, Tsukamoto S, Mizuta T, Kokabu S, Machiya A, Okuda A, Suda N, Katagiri T.
  • Journal Title: Biochmical and Biophysical Research Communications Volume: 455 Pages: 347-352
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2014.11.012
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Smad9 is a new type of transcriptional repressor in BMP signaling. (2014)
  • Author(s): Tsukamoto S, Mizuta T, Fujimoto M, Ohte S, Osawa K, Miyamoto A, Yoneyama K, Murata E, Jimi E, Kokabu S, Katagiri T.
  • Organizer: The 12th RCGM International Symposium of Academic Frontier
  • Place of Presentation: 埼玉医科大学30周年記念講堂（埼玉県日高市）
  • Year and Date: 2014-10-31 – 2014-11-01
• [Presentation] Chondrogenic differentiation of murine embryonic stem cells carrying an active form of ALK2. (2014)
  • Author(s): Fujimoto M, Ohte S, Shin M, Yoneyama K, Mizuta T, Osawa K, Tsukamoto S, Miyamoto A, Okuda A, Suda N, Katagiri T.
  • Organizer: The 12th RCGM International Symposium of Academic Frontier
  • Place of Presentation: 埼玉医科大学30周年記念講堂（埼玉県日高市）
  • Year and Date: 2014-10-31 – 2014-11-01
• [Presentation] Smad8 is a novel regulator of BMP signaling. (2014)
  • Author(s): Tsukamoto S, Mizuta T, Fujimoto M, Ohte S, Osawa K, Miyamoto A, Yoneyama K, Murata E, Jimi E, Kokabu S, Katagiri T.
  • Organizer: 10th International BMP Conference
  • Place of Presentation: ベルリン（ドイツ）
  • Year and Date: 2014-09-16 – 2014-09-20
• [Presentation] Smad8 negatively regulates BMP signaling in a dominant negative fashion. (2014)
  • Author(s): Tsukamoto S, Mizuta T, Fujimoto M, Ohte S, Osawa K, Miyamoto A, Yoneyama K, Murata E, Jimi E, Kokabu S, Katagiri T.
  • Organizer: 2014 ASBMR Annual Meeting
  • Place of Presentation: ヒューストン（アメリカ）
  • Year and Date: 2014-09-12 – 2014-09-15
• [Presentation] Establishment and characterization of a novel Tet-Off embryonic stem cell lines carrying ALK2. (2014)
  • Author(s): Fujimoto M, Ohte S, Shin M, Yoneyama K, Osawa K, Tsukamoto S, Miyamoto A, Mizuta T, Kokabu S, Okuda A, Suda N, Katagiri T.
  • Organizer: 2014 ASBMR Annual Meeting
  • Place of Presentation: ヒューストン（アメリカ）
  • Year and Date: 2014-09-12 – 2014-09-15
• [Presentation] Smad8による新たなBMPシグナルの制御機構 (2014)
  • Author(s): 塚本翔、水田誉人、藤本舞、大手聡、大澤賢次、宮本阿礼、米山克美、村田栄子、自見英治郎、古株彰一郎、片桐岳信
  • Organizer: 第21回BMP研究会
  • Place of Presentation: 大阪大学中之島センターメモリアルホール（大阪府大阪市）
  • Year and Date: 2014-07-27 – 2014-07-27
• [Presentation] A novel regulation of BMP signaling by Smad8. (2014)
  • Author(s): Tsukamoto S, Mizuta T, Fujimoto M, Ohte S, Osawa K, Miyamoto A, Yoneyama K, Murata E, Jimi E, Kokabu S, Katagiri T.
  • Organizer: FASEB Science Research Conferences Skeletal Muscle Satellite and Stem Cells
  • Place of Presentation: スティームボート・スプリングズ（アメリカ）
  • Year and Date: 2014-07-20 – 2014-07-25
• [Presentation] stablishment of a novel model for chondrogenic differentiation using murine embryonic stem cells carrying mutant ALK2. (2014)
  • Author(s): Fujimoto M, Ohte S, Shin M, Yoneyama K, Osawa K, Tsukamoto S, Miyamoto A, Mizuta T, Kokabu S, Okuda A, Suda N, Katagiri T.
  • Organizer: FASEB Science Research Conferences Skeletal Muscle Satellite and Stem Cells
  • Place of Presentation: スティームボート・スプリングズ（アメリカ）
  • Year and Date: 2014-07-20 – 2014-07-25