TGF-βスーパーファミリーの因子のシグナル伝達機構と生物学的作用

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09480199
• 研究機関: (財)癌研究会
• 研究代表者: 宮園 浩平 癌研究会, 癌研究所生化学部, 部長 (90209908)
• 研究分担者: 石堂 康弘 癌研究会, 癌研究所生化学部, 研究員 (10300740) ; 花井 順一 癌研究会, 癌研究所生化学部, 研究員 (70261964) ; 今村 健志 癌研究会, 癌研究所生化学部, 研究員 (70264421) ; 加藤 光保 癌研究会, 癌研究所生化学部, 研究員 (20194855) ; 川畑 正博 癌研究会, 癌研究所生化学部, 主任研究員 (60224838)
• キーワード: TGF-β / 骨形成因子 / 癌抑制遺伝子 / シグナル伝達 / 増殖抑制 / Smad / セリン・スレオニンキナーゼ / レセプター

研究概要

1. Smadのオリゴマー形成とその意義:我々はSmad2とSmad3が細胞内でモノマーとして存在し、レセプターの刺激によってオリゴマー(三量体)を形成することを明らかにした。その構造はSmad2またはSmad3が2分子に対しSmad4が1分子からなることが示唆された。2. 骨形成因子のシグナル伝達におけるSmadの役割と遺伝子導入による解析:アデノウイルスベクターに組み込んだSmad1やSmad5を骨芽細胞前駆細胞に導入してその作用を調べた。Smad1やSmad5は単独で細胞に感染させても骨芽細胞への分化誘導活性は低いが、低濃度のBMPや活性化型レセプターを加えると、作用の劇的な増強が見られた。さらに抑制型SmadであるSmad6やSmad7をBMPで刺激した骨芽細胞に投与すると分化が著明に抑えられることを明らかにした。
3. TGF-βシグナルに関与するSmad3の変異体の機能解析と腫瘍形成能:Smad3の407番目のアスパラギン酸のグルタミン酸への変異を作り、その作用を検討した。変異型Smad3はTGF-βのシグナルを伝達しないだけでなく、優勢抑制型変異体として作用した。変異型Smad3を大量に発現している細胞ではTGF-βの増殖抑制作用に対し抵抗性になっていた。さらにこれらの細胞をコラーゲンゲルの上で3次元培養するとコラーゲンゲルの中に細胞が浸潤していく像が見られた。
4. シグナル伝達分子の遺伝子ターゲッテイング:BMPレセプターII型遺伝子およびSmad2のターゲッテイングを行った。いずれも発生初期の段階で致死的であった。

研究成果

• [文献書誌] Oeda,E., Oka,Y., Miyazono,K.and Kawabata,M.: "Interaction of Drosophila inhibitors of apoptosis with Thick veins, a type 1 serine threonine kinase receptor for Decapentaplegic" J.Biol.Chem.273. 9353-9356 (1998)
• [文献書誌] Takeda,K., Ichijo,H., Miyazono,K.et al.: "Identification of a novel bone morphogenetic protein-responsive gene that may function as a noncoding RNA" J.Biol.Chem.273. 17079-17085 (1998)
• [文献書誌] Goto,D., Yagi,K., Miyazono,K.et al.: "A single missense mutant of Smad3 inhibits activation of both Smad2 and Smad3, and has a dominant negative effect on TGF-β signals." FEBS Lett. 430. 201-204 (1998)
• [文献書誌] Inoue,H., Imamura,T., Miyazono,K.et al.: "Interplay of signal mediators of Decapentaplegic(Dpp) : Molecular characterization of Mothers against dpp, Medea, and Daughters against Dpp" Mol.Biol.Cell. 9. 2145-2156 (1998)
• [文献書誌] Kawabata,M., Inoue,H., Miyazono,K.et al.: "Smad proteins exist as monomers in vivo and undergo homo-and hetero-oligomerization upon activation by serine/threonine kinase receptors." EMBO J.17. 4056-4065 (1998)
• [文献書誌] Yagi,K., Goto,D., Miyazono,K., et al.: "Alternatively-spliced variant of Smad2 lacking exon 3 : Comparison with wild-type Smad2 and Smad3" J.Biol.Chem.274. 703-709 (1999)