転写因子Smad8による新たなBMPシグナル制御機構の解明

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25893228
• Research Institution: Saitama Medical University
• Principal Investigator: 塚本 翔 埼玉医科大学, 医学部, 助手 (20707658)
• Project Period (FY): 2013-08-30 – 2015-03-31
• Keywords: 骨、軟骨代謝学 / 骨系統疾患 / シグナル伝達

Outline of Annual Research Achievements

Bone Morphogenetic protein (BMP)は、生理的骨形成及び異所性骨形成において重要な役割を果たすサイトカインである。BMPの細胞内シグナルは、転写因子Smad (Smad1, Smad5, Smad8(別名Smad9))が受容体によるリン酸化を受けて活性化されることで伝達される。本研究では、Smad1、Smad5、Smad8(Smad9)のリン酸化を模倣した構成的活性型変異体を構築し、BMPシグナルの機能解析を行った。前年度の研究から、Smad8は、Smad1やSmad5に比べ著しく転写活性が低く、むしろBMPシグナルを抑制することが判明した。そこで、本年度は、Smad8によるBMPシグナル抑制の分子メカニズムを検討した。Smad8とSmadシグナルの抑制因子の結合を免疫沈降法で検討すると、Smad8は、Smad1に比べ抑制因子との結合能が高いことが判明した。Smad8による抑制効果がシグナル伝達型のSmadに直接作用することが考えられたため、Smad8とSmad1のタンパク結合を確認した。すると、Smad8とSmad1の複合体が形成されることがわかった。さらに、in vivoでのSmad8の生物活性を検討するため、マウス胎児でのSmad8 mRNAの発現を継時的に観察した。その結果、Smad8 mRNAの発現パターンは、シグナルを伝達するSmad1やSmad5とは異なり、シグナルを抑制するSmadであるSmad6やSmad7と高い相関が認められた。以上の結果より、従来、BMPシグナルを伝達するSmadと考えられていたSmad8は、Smad1やSmad5と複合体を形成し、ドミナントネガティブにBMPシグナルを抑制することが明らかとなった。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Mutant activin-like kinase 2 in fibrodysplasia ossificans progressiva are activated via T203 by BMP type II receptors (2015)
  • Author(s): Fujimoto M, Ohte S, Osawa K, Miyamoto A, Tsukamoto S, Mizuta T, Kokabu S, SudaN, Katagiri T
  • Journal Title: Molecular Endocrinology Volume: 29 Pages: 140-152
  • DOI: 10.1210/me.2014-1301
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Bone morphogenetic protein-induced heterotopic bone formation: What have we learned from the history of a half century? (2015)
  • Author(s): Katagiri T, Osawa K, Tsukamoto S, Fujimoto M, Miyamoto A, Mizuta T
  • Journal Title: Japanese Dental Science Review Volume: 51 Pages: 41-58
  • DOI: 10.1016/j.jdsr.2014.09.004
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [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: 7596-7596
  • 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: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 455 Pages: 347-352
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2014.11.012
  • Peer Reviewed
• [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] Establishment of a new model of chondrogenesis using skeletal muscle cells (2014)
  • Author(s): Miyamoto A, Osawa K, Tsukamoto S, Fujimoto M, Mizuta T, Ohte 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] Establish of a new Luciferase reporter plasmid for monitoring intracellular signaling of non-osteogenic members of the TGF-β family (2014)
  • Author(s): Mizuta T, Tsukamoto S, Fujimoto M, Miyamoto A, Osawa K, 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] Establishment of a new in vivo experimental model for heterotopic bone formation in skeletal muscle (2014)
  • Author(s): Osawa K, Tsukamoto S, Fujimoto M, Miyamoto A, Mizuta T, 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 中ノ島センター(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] Establishment 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