増殖因子HB-EGFとへパラン硫酸プロテオグリカンの機能的相互作用の解析

• 研究課題/領域番号: 16570159
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 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: 大阪大学
• 研究代表者: 岩本 亮 大阪大学, 微生物病研究所, 助教授 (10213323)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 3,700千円 (直接経費: 3,700千円); 2005年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円); 2004年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
• キーワード: HB-EGF / EGFR / ErbB / HSPG / 増殖抑制 / 心臓弁形成 / 細胞間情報伝達 / 細胞外マトリックス

研究概要

HB-EGFはEGFファミリーに属する増殖因子であり、EGFRと結合し細胞にシグナルを伝達ずる。HB-EGFの機能的特徴の一つはヘパリン結合性を示すことである。本研究における、HB-EGFのヘパリン結合性と、この性質によるヘパラン硫酸プロテオグリカン(HSPG)との相互作用のHB-EGFの生理活性に対する影響とその意義についての解析から、以下のことが明らかとなった。
1)HB-EGFのヘパリン結合領域(HBD)を欠失させることでHSとの結合能を欠いた変異HB-EGF(HB-ΔHB)分子の解析から、HBDはHB-EGFの活性中心であるEGF領域の活性を構造的に負に制御しており、HBDを介してHSと結合することで負の制御が解除され、結果としてHB-EGFの活性が上昇することがわかった。
2)遊離型HS糖鎖ではなく、HSPGのHSに結合したHB-EGFの活性を評価するために、EGFR発現細胞を、HSPGを介してHB-EGFを表面に結合している細胞と共培養する系を確立した。するとHSPGに結合したHB-EGFはEGFR発現細胞に対して増殖抑制活性を示した。これは、HSPG結合型HB-EGFがEGFRおよびその下流のMAPKシグナル系の持続的活性化を誘導し、その結果EGFR発現細胞の細胞周期停止が起こるためであることがわかった。
3)HB-EGFのヘパリン結合性の生理的意義を解明する目的で、HSとの結合能を欠いた変異HB-EGF(HB-ΔHB)発現ノックインマウスを作製・解析したところ、このマウスはKOマウスと同様に、心臓弁形成過程で間質細胞の過増殖がおこり、心臓弁肥厚を呈することを見いだした。これらのことから、心臓弁形成過程における正常なHB-EGFの機能発揮には、HB-EGFと心臓弁間質におけるHSPGとの相互作用が必須であり、HSPGと結合したHB-EGFは心臓弁間質細胞の増殖を負に制御していることがわかった。
以上の結果から、HB-EGFはHSPGと結合することで増殖促進から抑制に活性転換し、このことが生理的(心臓弁形成過程)にも重要であることが示された。

研究成果

• [雑誌論文] Cytoplasmic phosphorylation of heparin-binding EGF-like growth factor. (2006)
  • 著者名/発表者名: Wang, X., et al.
  • 雑誌名: Cell Struct.Funct. 31 ページ: 15-27
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] ErbB and HB-EGF signaling in heart development and function. (2006)
  • 著者名/発表者名: Iwamoto, R. et al.
  • 雑誌名: Cell Struct.Funct. 31 ページ: 1-14
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Cytoplasmic domain phosphorylation of heparin-binding EGF-like growth factor. (2006)
  • 著者名/発表者名: Wang, X., et al.
  • 雑誌名: Cell Struct.Funct. 31 ページ: 15-27
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Cytoplasmic domain phosphorylation of heparin-binding EGF-like growth factor. (2006)
  • 著者名/発表者名: Wang, X., Mizushima, H., Adachi, S., Ohishi, M., Iwamoto, R., Mekada, E.
  • 雑誌名: Cell Structure and Function (In press)
• [雑誌論文] ErbB and HB-EGF signaling in heart development and function. (2006)
  • 著者名/発表者名: Iwamoto, R., Mekada, E.
  • 雑誌名: Cell Structure and Function 31 ページ: 1-14
• [雑誌論文] Heparin-binding EGF-like growth factor accelerates keratinocyte migration and skin wound healing. (2005)
  • 著者名/発表者名: Shirakata, Y., et al.
  • 雑誌名: J.Cell Sci. 118 ページ: 2363-2370
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Clinical significance of heparin-binding epidermal growth factor-like growth factor in peritoneal fluid of ovarian cancer. (2005)
  • 著者名/発表者名: Yagi, H., et al.
  • 雑誌名: Br.J.Cancer 92 ページ: 1737-1745
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] HB-EGF promotes epithelial cell migration in eyelid development. (2005)
  • 著者名/発表者名: Mine, N., et al.
  • 雑誌名: Development 132 ページ: 4317-4326
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Soluble form of heparin-binding EGF-like growth factor contributes to retinoic acid-induced epidermal hyperplasia. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kimura, R., et al.
  • 雑誌名: Cell Struct.Funct. 30 ページ: 35-42
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Clinical significance of heparin-binding epidermal growth factor-like growth factor in peritoneal fluid of ovarian cancer. (2005)
  • 著者名/発表者名: Yagi, H., Miyamoto, S., Tanaka, Y., Sonoda, K., Kobayashi, H., Kishikawa, T., Iwamoto, R., Mekada, E., Nakano, H.
  • 雑誌名: British Journal of Cancer 92 ページ: 1737-1745
• [雑誌論文] HB-EGF promotes epithelial cell migration in eyelid development. (2005)
  • 著者名/発表者名: Mine, N., Iwamoto, R., Mekada, E.
  • 雑誌名: Development 132 ページ: 4317-4326
• [雑誌論文] Soluble form of heparin-binding EGF-like growth factor contributes to retinoic acid-induced epidermal hyperplasia. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kimura, R., Iwamoto, R., Mekada, E.
  • 雑誌名: Cell Structure and Function 30 ページ: 35-42
• [雑誌論文] Heparin-binding EGF-like growth factor accelerates keratinocyte migration and skin wound healing. (2005)
  • 著者名/発表者名: Yuji Shirakata et al.
  • 雑誌名: Journal of Cell Science 印刷中
• [雑誌論文] Suppression of the biological activities of the epidermal growth factor (EGF)-like domain by the heparin-binding domain of heparin-binding EGF-like growth factor. (2004)
  • 著者名/発表者名: Takazaki, R., et al.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 279 ページ: 47335-47343
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Suppression of the biological activites of the epidermal growth factor(EGF)-like domain by the heparin-binding domain of heparin-binding EGF-like growth factor. (2004)
  • 著者名/発表者名: Risa Takazaki et al.
  • 雑誌名: The Journal of Biological Chemistry 279 ページ: 47335-47343