セリン-スレオニンキナーゼ型レセプターの細胞生物学的作用の研究

• 研究課題/領域番号: 14208087
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 細胞生物学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 宮園 浩平 東京大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (90209908)
• 研究分担者: 宮澤 恵二 東京大学, 大学院・医学系研究科, 助教授 (40209896)
• 研究期間 (年度): 2002 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 53,170千円 (直接経費: 40,900千円、間接経費: 12,270千円); 2005年度: 11,440千円 (直接経費: 8,800千円、間接経費: 2,640千円); 2004年度: 12,480千円 (直接経費: 9,600千円、間接経費: 2,880千円); 2003年度: 13,520千円 (直接経費: 10,400千円、間接経費: 3,120千円); 2002年度: 15,730千円 (直接経費: 12,100千円、間接経費: 3,630千円)
• キーワード: TGF-β / 血管新生 / ES細胞 / BMP / 骨芽細胞 / シグナル伝達 / 受容体 / 細胞分化 / 血管内皮細胞 / 平滑筋細胞

研究概要

1)マウスのES細胞はFlk-1陽性の血管前駆細胞に分化したあと、VEGFの作用の有無により、血管内皮細胞や血管平滑筋細胞に分化する。血管内皮細胞と平滑筋細胞が共存する条件では潜在型TGF-βが効率良く活性化されることが知られている。この系においてTGF-βレセプターキナーゼの抑制剤であるSB-431542を添加したところ、血管内皮細胞の増殖とシート形成が著明に促進されることが明らかとなった。血管内皮細胞ではタイトジャンクションの形成に関わるclaudin-5の産生がSB-431542によって著明に上昇し、細胞と細胞の境界に集積している像が観察された。
2)我々は、マウス間葉系前駆細胞C2C12とヒト間葉系幹細胞をBMP4で骨芽細胞へ分化誘導する系において、BMP4が内因性のTGF-βの作用を活性化してSmad6の発現を誘導し、その結果、Smad6がBMP4による骨芽細胞分化を抑制することを見いだした。SB431542は内因性のTGF-βの作用を抑制し、Smad6の発現を抑制した結果、骨芽細胞分化をBMP4と協調的に促進した。この結果は、TGF-βシグナルを制御することによってBMPシグナルを増強する可能性を示唆し、骨・軟骨再生医療に応用できると考えられた。
3)我々はヒト微小血管内皮細胞(HMEC)とES細胞由来血管内皮細胞に対してBMP4がその増殖を強く促進し、アポトーシスを抑制することを明らかにした。BMP4の標的遺伝子を解析した結果、BMP4はId-1やVEGFR2、Tie-2の発現を亢進させ、さらにこれらの受容体のリン酸化を促進することが明らかとなり、BMP4による血管内皮細胞増殖促進作用はVEGF-A/VEGFR2とAngiopoietin-1/Tie-2シグナル伝達系を介していることが示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] BMP-4-induced apoptosis by p53-dependent ER dysfunction in myeloma and B-cell hybridoma cells (2006)
  • 著者名/発表者名: Fukuda N, et al.
  • 雑誌名: Oncogene (In press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] BMP-4-induced apoptosis by p53-dependent ER dysfuncon in myeloma and B-cell hybridoma cells (2006)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, N., et al.
  • 雑誌名: Oncogene (In press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] BMP-4-induced apoptosis by p53-dependent ER dysfunction in myeloma and B-cell hybridoma cells (2006)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, N., et al.
  • 雑誌名: Oncogene (In press)
• [雑誌論文] BMP receptor signaling : transcriptional targets, regulation of signals, and signaling cross-talk (2005)
  • 著者名/発表者名: Miyazono K, et al.
  • 雑誌名: Cytokine and Growth Factor Reviews 16・3 ページ: 251-263
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] NEDD 4-2 negatively TGF-β signaling by inducing ubiquitin-mediated degradation of Smad2 and TGF-β type I receptor (2005)
  • 著者名/発表者名: Kuratomi G, et al.
  • 雑誌名: Biochemical Journal 386・3 ページ: 461-470
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] BMP receptor signaling : transcriptional targets, regulation of signals, and signaling cross-talk (2005)
  • 著者名/発表者名: Miyazono, K., et al.
  • 雑誌名: Cytokine and Growth Factor Reviews 16(3) ページ: 251-263
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] NEDD 4-2 negatively TGF-β signaling by inducing ubiquitin-mediated degradation of Smad2 and TGF-β type I receptor (2005)
  • 著者名/発表者名: Kuratomi, G., et al.
  • 雑誌名: Biochemical Journal 386(3) ページ: 461-470
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] VEGF-A and FGF-2 synergistically promote neoangiogenesis through enhancement of endogenous PDGF-B/PDGFRβ signaling (2005)
  • 著者名/発表者名: Kano, M.R., et al.
  • 雑誌名: J.Cell Sci. 118・16 ページ: 3759-3768
• [雑誌論文] Degradation of the tumor suppressor Smad4 by WW and HECT-domain ubiquitin ligases (2005)
  • 著者名/発表者名: Moren, A., et al.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 280・23 ページ: 22115-22123
• [雑誌論文] BMP receptor signaling : transcriptional targets, regulation of signals, and signaling cross-talk (2005)
  • 著者名/発表者名: Miyazono, K., et al.
  • 雑誌名: Cytokine Growth Factor Rev. 16・3 ページ: 251-263
• [雑誌論文] NEDD 4-2 negatively TGF-β signaling by inducing ubiquitin-mediated degradation of Smad2 and TGF-β type I receptor (2005)
  • 著者名/発表者名: Kuratomi, G., et al.
  • 雑誌名: Biochem.J. 386・3 ページ: 461-470
• [雑誌論文] The ALK-5 Inhibitor A-83-01 inhibits Smad signaling and epithelial-to-mesenchymal transition by transforming growth factor-b (2005)
  • 著者名/発表者名: Tojo, M., et al.
  • 雑誌名: Cancer Sci. 96・11 ページ: 791-800
• [雑誌論文] Roles of VEGF receptor 3 signaling in differentiation of mouse ES cell-derived vascular progenitor cells into endothelial cells (2005)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, H., et al.
  • 雑誌名: Blood 105・6 ページ: 2372-2379
• [雑誌論文] Fluid shear stress induces differentiation of Flk-1-positive ES cells into vascular endothelial cells in vitro (2005)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, K., et al.
  • 雑誌名: Am.J.Physiol.Heart Circ.Physiol. (in press)
• [雑誌論文] Endogenous TGF-β signaling suppresses maturation of osteoblastic mesenchymal cells (2004)
  • 著者名/発表者名: Maeda S, et al.
  • 雑誌名: EMBO Journal 23・4 ページ: 552-563
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Coordinate regulation of cell growth and differentiation by TGF-beta superfamily and Runx proteins (2004)
  • 著者名/発表者名: Miyazono K, et al.
  • 雑誌名: Oncogene 23・24 ページ: 4232-4237
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Roles for the MH2 domain of Smad7 in the specific inhibition of TGF-beta superfamily signaling. (2004)
  • 著者名/発表者名: Mochizuki T, et al.
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 279・30 ページ: 31568-31574
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Smad6/Smurfl overexpression in cartilage delays chondrocyte hypertrophy and causes dwarfism with osteopenia (2004)
  • 著者名/発表者名: Horiki M, et al.
  • 雑誌名: Journal of Cell Biology 165・3 ページ: 433-445
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] BMPR-II heterozygous mice have mild pulmonary hypertension and an impaired pulmonary vascular remodeling response (2004)
  • 著者名/発表者名: Beppu H, et al.
  • 雑誌名: Am. J. Physiol. Lung Cell Mol. Physiol. 287・6
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Endogenous TGF-β signaling suppresses maturation of osteoblastic mesenchymal cells (2004)
  • 著者名/発表者名: Maeda, S. et al.
  • 雑誌名: EMBO Journal 23(4) ページ: 552-563
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Coordinate regulation of cell growth and differentiation by TGF-beta superfamily and Runx proteins (2004)
  • 著者名/発表者名: Miyazono, K., et al.
  • 雑誌名: Oncogene 23(24) ページ: 4232-4237
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Roles for the MH2 domain of Smad7 in the specific inhibition of TGF-beta superfamily signaling. (2004)
  • 著者名/発表者名: Mochizuki, T., et al.
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 279(30) ページ: 31568-31574
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Smad6/Smurf1 overexpression in cartilage delays chondrocyte hypertrophy and causes dwarfism with osteopenia (2004)
  • 著者名/発表者名: Horiki, M., et al.
  • 雑誌名: Journal of Cell Biology 165(3) ページ: 433-445
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] BMPR-II heterozygous mice have mild pulmonary hypertension and an impaired pulmonary vascular remodeling response (2004)
  • 著者名/発表者名: Beppu, H., et al.
  • 雑誌名: Am.J.Physiol. Lung Cell Mol.Physiol. 287(6)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Coordinate regulation of cell growth and differentiation by TGF-beta superfamily and Runx proteins (2004)
  • 著者名/発表者名: Miyazono, K., et al.
  • 雑誌名: Oncogene 23・24 ページ: 4232-4237
• [雑誌論文] Roles for the MH2 domain of Smad7 in the specific inhibition of transforming growth factor-beta superfamily signaling (2004)
  • 著者名/発表者名: Mochizuki, T., et al.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 279・30 ページ: 31568-31574
• [雑誌論文] Smad6/Smurfl overexpression in cartilage delays chondrocyte hypertrophy and causes dwarfism with osteopenia (2004)
  • 著者名/発表者名: Horiki, M., et al.
  • 雑誌名: J.Cell Biol. 165・3 ページ: 433-445
• [雑誌論文] BMPR-II heterozygous mice have mild pulmonary hypertension and an impaired pulmonary vascular remodeling response (2004)
  • 著者名/発表者名: Beppu, H., et al.
  • 雑誌名: Am.J.Physiol.Lung Cell Mol.Physiol. 287・6
• [雑誌論文] Two short segments of Smad3 are important for specific interaction of Smad3 with c-Ski and SnoN (2003)
  • 著者名/発表者名: Mizuide M, et al.
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 278・1 ページ: 531-536
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Inhibition of BMP signaling by Smurfl and inhibitory Smads (2003)
  • 著者名/発表者名: Murakami G, et al.
  • 雑誌名: Molecular Biology of the Cell 14・7 ページ: 2809-2817
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] TGF-β receptor kinase inhibitor enhances growth and integrity of embryonic stem cell-derived endothelial cells (2003)
  • 著者名/発表者名: Watabe T, et al.
  • 雑誌名: Journal of Cell Biology 163・6 ページ: 1303-1311
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Arkadia amplifies TGF-β superfamily signalling through degradation of Smad7 (2003)
  • 著者名/発表者名: Koinuma D, et al.
  • 雑誌名: EMBO Journal 22・24 ページ: 6458-6470
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Targets of transcriptional regulation by two distinct type I receptors for TGF-β in human umbilical vein endothelial cells (2003)
  • 著者名/発表者名: Ota, T.et al.
  • 雑誌名: Journal of Cellular Physiology 199(3) ページ: 299-318
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Two short segments of Smad3 are important for specific interaction of Smad3 with c-Ski and SnoN (2003)
  • 著者名/発表者名: Mizuide, M. et al.
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 278(1) ページ: 531-536
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Inhibition of BMP signaling by Smurf1 and inhibitory Smads (2003)
  • 著者名/発表者名: Murakami, G. et al.
  • 雑誌名: Molecular Biology of the Cell 14(7) ページ: 2809-2817
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] TGF-β receptor kinase inhibitor enhances growth and integrity of embryonic stem cell-derived endothelial cells (2003)
  • 著者名/発表者名: Watabe, T. et al.
  • 雑誌名: Journal of Cell Biology 163(6) ページ: 1303-1311
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Arkadia amplifies TGF-β superfamily signaling through degradation of Smad7 (2003)
  • 著者名/発表者名: Koinuma, D. et al.
  • 雑誌名: EMBO Journal 22(24) ページ: 6458-6470
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Targets of transcriptional regulation by two distinct type Ireceptors for TGF-β in human umbilical vein endothelial cells (2002)
  • 著者名/発表者名: Ota T, et al.
  • 雑誌名: Journal of Cellular Physiology 199・3 ページ: 299-318
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Functional heterogeneity BMP receptor-II mutants found in patients with primary pulmonary hypertension (2002)
  • 著者名/発表者名: Nishihara A, et al.
  • 雑誌名: Molecular Biology of the Cell 13・9 ページ: 3055-3063
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Functional heterogeneity BMP receptor-II mutants found in patients with primary pulmonary hypertension (2002)
  • 著者名/発表者名: Nishihara, A. et al.
  • 雑誌名: Molecular Biology of the Cell 13(9) ページ: 3055-3063
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Murakami, G., et al.: "Inhibition of BMP signaling by Smurf1 and inhibitory Smads"Molecular Biology of the Cell. 14・7. 2809-2817 (2003)
• [文献書誌] Yoshida, Y., et al.: "Tob proteins enhance inhibitory Smad-receptor interactions to repress BMP signaling"Mechanisms of Development. 120・5. 639-637 (2003)
• [文献書誌] Matsuyama, S. et al.: "SB-431542 and Gleevec inhibit TGF-β-induced proliferation of human osteosacroma cells"Cancer Research. 63・22. 7791-7798 (2003)
• [文献書誌] Watabe, T. et al.: "TGF-β receptor kinase inhibitor enhances growth and integrity of embryonic stem cell-derived endothelial cells"Journal of Cell Biology. 163・6. 1303-1311 (2003)
• [文献書誌] Koinuma, D. et al.: "Arkadia amplifies TGF-β superfamily signalling through degradation of Smad7"EMBO Journal. 22・24. 6458-6470 (2003)
• [文献書誌] Maeda, S. et al.: "Endogenous TGF-β signaling suppresses maturation of osteoblastic mesenchymal cells"EMBO Journal. 23・4. 552-563 (2004)
• [文献書誌] Mizuide, M., et al.: "Two short segments of Smad3 are important for specific interaction of Smad3 with c-Ski and SnoN"J.Biol.Chem.. 278・1. 531-536 (2003)
• [文献書誌] Ito, Y., et al.: "RUNX transcription factors as key targets of TGF-β superfamily signaling"Curr.Opin.Genet.Dev.. 13・1. 43-47 (2003)
• [文献書誌] Sasaki, T., et al.: "Lymphoid enhancer factor 1 makes cells resistant to transforming growth factor β-induced repression of c-myc"Cancer Res.. 63・4. 801-806 (2003)
• [文献書誌] Miyazawa, K., et al.: "Two major Smad pathways in TGF-β superfamily signaling"Genes Cells. 7・12. 1191-1204 (2002)
• [文献書誌] Ota, T., et al.: "Targets of transcriptional regulation by two distinct type I receptors for transforming growth factor-β in human umbilical vein endothelial cells"J.Cell.Physiol.. 199・3. 299-318 (2002)
• [文献書誌] Nishihara, N., et al.: "Functional heterogeneity of bone morphogenetic protein receptor-II mutants found in patients with primary pulmonary hypertension"Mol.Biol.Cell. 13・9. 3055-3063 (2002)