新規のWntシグナル伝達分子による形態形成の制御機構の解析

• 研究課題/領域番号: 14034239
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 岸田 昭世 広島大学, 大学院・医歯薬学総合研究科, 助教授 (50274064)
• 研究分担者: 菊池 章 広島大学, 大学院・医歯薬学総合研究科, 教授 (10204827) ; 福井 彰雅 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 助手 (80262103)
• 研究期間 (年度): 2002 – 2003
• 研究課題ステータス: 完了 (2003年度)
• 配分額: 6,600千円 (直接経費: 6,600千円); 2003年度: 3,300千円 (直接経費: 3,300千円); 2002年度: 3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
• キーワード: Wnt-3a / Dvl / Rhoキナーゼ / PCP / 神経突起退縮 / 形態形成 / Axam / Wnt / Duplin / SUMO / 体軸形成

研究概要

Wntシグナルは初期発生時の体軸形成や細胞の増殖や分化などを制御する。Wntシグナルは細胞内でβ-カテニン経路とPCP(平面内細胞極性)経路、Ca^<2+>経路の3つに分岐する。DvlはWntシグナルをβ-カテニン経路とPCP経路に分岐点に当たる分子で、GSK-3βによるβ-カテニンのリン酸化と分解を抑制する一方、ショウジョウバエでの解析から、PCP経路によってJunキナーゼやRhoキナーゼを介して形態形成を制御することが見出されつつあるが、神経系細胞におけるPCP経路の作用は明らかでなかった。
そこで今年度は、哺乳動物細胞におけるWntやDvl、Rhoキナーゼの作用を検討した。COS細胞において、Junキナーゼ活性化に必須のDEP領域を含まないDvl変異体がRhoキナーゼを活性化する事から、DvlはJunキナーゼとRhoキナーゼを異なった領域を介して活性化する可能性が示された.Wnt-1やWnt-3a、DvlによるRhoキナーゼの活性化はRhoキナーゼのRho結合ドメインを共発現することにより抑制されたことから、この活性化にはRhoが関与することが明らかとなった。Wnt-1やDvlを発現すると褐色細胞腫由来のPC12細胞でのNGF依存性の神経突起伸張や神経芽細胞腫由来N1E-115細胞での血清除去刺激による神経突起伸張が抑制されだが、この現象はRhoキナーゼ阻害剤により解除された。さらに、RhotekinのRho結合領域を用いたpull-down assayにより、Dvlを発現させたPC12細胞ではRhoが活性化することを見出した。高度に精製したWnt-3aでPC12細胞を処理することによりRhoキナーゼの活性化が認められた。したがって、Wnt-3aやDvlのシグナルは哺乳動物の神経系細胞において、Rhoキナーゼを介して神経突起の伸張や退縮に関わる可能性が示唆された。

研究成果

• [文献書誌] Oshita A.: "Identification and characterization of a novel Dvl-binding protein that suppresses Wnt-signaling pathway."Genes Cells. 8・12. 1005-1017 (2003)
• [文献書誌] Nagano Y.: "Siah-1 facilitates ubiquitination and degradation of synphilin-1, and is involved in dopamine release and biosynthesis."J.Biol.Chem.. 278・58. 51504-51514 (2003)
• [文献書誌] Kishida S.: "Wnt-3a and Dvl induce neurite retraction by activating Rho-associated kinase."Mol.Cell.Biol.. in press. (2004)
• [文献書誌] Kadoya, T.: "Desumoylation activity of Axam, a novel Axin-binding protein, is involved in downregulation of β-catenin"Mol. Cell. Biol.. 22・11. 3803-3819 (2002)
• [文献書誌] 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・8. 5816-5822 (2002)
• [文献書誌] 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・40. 36955-369611 (2002)
• [文献書誌] Oshiro, T.: "Interaction of POB1, a downstream molecule of small G protein Ral, with PAG2, a paxillin-binding protein, is involved in cell migration"J. Biol. Chem.. 277・41. 38618-38626 (2002)
• [文献書誌] Andoh, T.: "PY motifs of Rod1 are required for binding to Rsp5 and for drug resistance"FEBS Lett.. 525・1-3. 131-134 (2002)
• [文献書誌] Sedohara, A.: "Role of BMP-4 in the inducing ability of the head organizer in Xenopus laevis"Zoolog. Sci.. 19・1. 67-80 (2002)
• [文献書誌] Koyano, S.: "Synthesis and release of activin and noggin by cultured human amniotic epithelial cells"Dev. Growth. Differ.. 44・2. 103-112 (2002)
• [文献書誌] Hirata, Y.: "Yeast glycogen synthase kinase-3 activates Msn2p-dependent transcription of stress responsile genes"Mol. Biol. Cell. 14. 302-312 (2003)
• [文献書誌] Hino, S-I.: "Casein kinase Iε enhances the binding of Dvl-1 to Frat-1 and is essential for Wnt-3a-induced accumulation of β-catenin"J. Biol. Chem.. (in press). (2003)
• [文献書誌] Yamamoto, H.: "Sumoylation is involved in β-catenin-dependent activation of Tcf-4"EMBO J.. (in press). (2003)