哺乳動物のS期形成促進因子の同定と発生工学的手法を用いた機能解析

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10480201
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 北川 雅敏 九州大学, 生体防御医学研究所, 助教授 (50294971)
• 研究分担者: 中山 敬一 九州大学, 生体防御医学研究所, 教授 (80291508) ; 畠山 鎮次 九州大学, 生体防御医学研究所, 助手 (70294973) ; 中山 啓子 九州大学, 生体防御医学研究所, 助教授 (60294972)
• キーワード: β-カテニン / ユビキチン化 / プロテアソーム / 大腸がん

研究概要

細胞増殖および細胞周期進行に関与する因子の分解機構の解明をめざし、特に G1からS期の進行に関与するユビキチンリガーゼ複合体の解析を試みた。今回は特に、大腸癌の発生およびその細胞増殖に関与するβ-カテニンのユビキチンリガーゼの同定とそれによるβ-カテニンの分解機構の解析を行い次の結果を得た。1.酵母ですでに知られているSCFユビキチンリガーゼの構成因子Skp1、Cul1のマウス相同遺伝子を単離した。2.ショウジョウバエの研究からSlimb変異がβ-カテニンの蓄積を伴うことから、そのマウス相同遺伝子を単離しFWD1と命名した。3.細胞内でFWD1はそのC末端側のWD40領域でリン酸化型β-カテニンと特異的に結合し、さらに GSK3、Axin、APCを加えた複合体を形成していることを見い出した。4.FWD1のN端側のF-boxではSkp1、Cul1とユビキチンリガーゼ複合体SCF^<FWD1>を形成し、β-カテニンのユビキチン化を実行することが判明した。APCの変異のある大腸癌ではβ-カテニンのリン酸化が低下することにより、SCF^<FWD1>が形成できずにβ-カテニンの蓄積が引き起こされると考えられる。5.一方でFWD1はGSDXXSのふたつのSerがリン酸化された場合それを認識するが、同様の配列をもつIκBαもIKKのリン酸化を受けると、このSCF^<FWD1>複合体が形成されて、ユビキチン化されることも見い出した。6.さらにSkp1、Cul1のノックアウトマウスを作製し、その表現型を解析した。Skp1及びCul1ノックアウトマウスはいずれも胎生6.5〜7.5日目に死亡する早期の胎生致死であり、β-カテニンの蓄積が見られた。以上の研究成果よりβ-カテニンの分解機構が明らかになり、大腸癌の診断治療に応用が期待される。

研究成果

• [文献書誌] Kitagawa,M..: "An F-box protein,FWD1,mediates ubiquitin-dependent proteolysis of β-catenin."EMBO J.. 8. 2401-2410 (1999)
• [文献書誌] Shirane,M: "Common patheway for the ubiquitination of lκBα,lκBβ,and lκBε mediated by the F-box protein FWD1"J.Biol.Chem.. 274. 28169-28174 (1999)
• [文献書誌] Hatakeyama,S.: "Ubiquitin-dependent degradation of lκBα is mediated by a ubiquitin ligase Skp1/Cul1/F-box protein FWD1"Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 96. 3859-3863 (1999)
• [文献書誌] Shirane,M: "Down-regulation of p27^<Kp1> by two mechanizms,ubiquitin-mediated degradation and site-specific cleavage."J.Biol.Chem.. 274. 13886-13893 (1999)
• [文献書誌] Lorick,K.: "RING fingers mediate ubiquitin-conjugating enzyme(E2)-dependent ubiquitination."Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 96. 11364-11369 (1999)
• [文献書誌] Hattori,K.: "Modecular dissection of the interactions among lκBα,FWD1,and Skp1 required for ubiquitin-mediated proteolysis of lκBα."J.Biol.Chem.. 274. 29641-29647 (1999)