体軸形成におけるWntシグナル伝達経路の作用機構の解析

• 研究課題/領域番号: 12026228
• 研究種目: 特定領域研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 岸田 昭世 広島大学, 医学部, 助手 (50274064)
• 研究分担者: 菊池 章 広島大学, 医学部, 教授 (10204827)
• 研究期間 (年度): 2000
• 研究課題ステータス: 完了 (2000年度)
• 配分額: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円); 2000年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
• キーワード: GSK-3β / Axin / β-カテニン / APC / Idax / Dvl / Duplin / Axam

研究概要

Wntを介するシグナルは、細胞膜上の受容体Frizzledから細胞内のDvl、GSK-3β、Axin、β-catenin、TCFへと伝達され、標的遺伝子の発現を介して細胞の増殖や分化、初期胚発生時の体軸形成等の細胞機能を制御する。GSK-3β結合蛋白質Axinはβ-cateninや、がん抑制遺伝子産物APC、Dvlと複合体を形成して、GSK-3βによるβ-cateninのリン酸化と分解を促進する。今年度はDvlやAxin、β-cateninと結合する新規蛋白質を各々1種類づつ見出した。新規Dvl結合蛋白質Idaxは、DvlとAxinの結合を阻害して、マウスL細胞で発現させるとWntシグナル依存性のβ-カテニンの蓄積やTCF転写活性の亢進が抑制された。アフリカツメガエル初期胚にIdaxを導入すると頭部形成が抑制された。Idaxは、WntやDvl依存性の二次体軸形成を抑制したが、β-カテニン依存性の二次体軸形成は抑制しなかった。したがって、IdaxはDvlの下流でWntのシグナルを抑制することが明らかとなった。新規Axin結合蛋白質Axamは、AxinとDvlの結合を阻害して、DvlによるGSK-3β依存性のAxinのリン酸化を抑制した。大腸癌細胞にAxamを発現させると細胞内β-cateninが分解した。したがって、AxamはDvlとβ-cateninの間のレベルに作用してWntシグナルを抑制する機能をしめすことが明らかとなった。新規β-カテニン結合蛋白質Duplinは、β-cateninと直接結合してβ-カテニンとTCFの複合体形成を抑制することにより遺伝子発現を抑制した。アフリカツメガエル初期胚にDuplinを導入すると頭部形成が抑制され、標的遺伝子siamoisの発現が抑制された。さらに、Duplinは、Wntやβ-カテニン依存性の二次体軸形成を抑制したので、Duplinはβ-カテニンの下流でWntシグナルを抑制的に制御することが明らかとなった。したがって、今年度はWntシグナル伝達経路を負に制御する新規蛋白質を複数単離し、その体軸形成における機能を解明したので、本研究の主要課題は達成されたと考えられる。

研究成果

• [文献書誌] Hino,S.: "Inhibition of Wnt signaling pathway by Idax, a novel Dvl-binding protein."Mol.Cell.Biol.. 21. 330-342 (2001)
• [文献書誌] Itoh,T.: "Role of the ENTH Domain in Phosphatidylinositol-4,5-Bisphosphate Binding and Endocytosis."Science. 291・5506. 1047-1051 (2001)
• [文献書誌] Koshiba,S.: "Solution structure of the epsin N-terminal homology (ENTH) domain of human epsin."J.Struct.Funct.Genomics,. (in press). (2001)
• [文献書誌] Yamamoto,H.: "Inhibition of the Wnt Signaling Pathway by the PR61 subunit of protein phosphatase 2A."J.Biol.Chem. (in press). (2001)
• [文献書誌] Andoh,T.: "Yeast glycogen synthase kinase-3 is involved in the protein degradation in cooperation with Bul1, Bul2, and Rsp5."Mol.Cell.Biol.. 20・1. 6712-6720 (2000)
• [文献書誌] Fukui,A.: "Effects of rat Axin domains on axis formation in Xenopus embryos."Develop.Growth Differ.. 42. 489-498 (2000)
• [文献書誌] Hanada,N.: "NE-dlg, a mammalian homnolog of Drosophila DLG tumor suppressor, induces growth suppression and impairment of cell adhesion : Possible involvement of down-regulation of β-catenin by NE-dlg expression."Int.J.Cancer. 21・1. 480-488 (2000)
• [文献書誌] Hinoi,T.: "Complex formation of Adenomatous polyposis coli and Axin facilitates glycogen synthase kinase-3β-dependent phosphorylation of β-catenin and downregulates β-catenin."J.Biol.Chem.. 275・44. 34399-34406 (2000)
• [文献書誌] Ikeda,S.: "GSK-3β-dependent phosphorylation of adenomatous polyosis coli gene product can he modulated by β-catenin and protein phosphatase 2A complexed with Axin."Oncogne. 19. 308-318 (2000)
• [文献書誌] Kadoya,T.: "Inhibition of Wnt signaling pathway by a novel Axin-binding protein."J.Biol.Chem.. 275・47. 37030-37037 (2000)
• [文献書誌] Kariya,K.: "Regulation of Complex Formation of POB1/Epsin/Adaptor Complex 2 by Mitotic Phosphorylation."J.Biol.Chem.. 275. 18399-18406 (2000)
• [文献書誌] Sakamoto,I.: "A novel β-catenin binding protein inhibits β-catenin-dependent Tcf activation ancl axis formation."J.Biol.Chem.. 275・42. 32871-32878 (2000)