Axinによるβ-cateninの分解機構の解析と癌遺伝子診断への応用

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10557013
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 岸田 昭世 広島大学, 医学部, 助手 (50274064)
• 研究分担者: 中田 元巳 住友電工, バイオメディカル研究部, 主査(研究職) ; 浅原 利正 広島大学, 医学部, 教授 (70175850) ; 菊池 章 広島大学, 医学部, 教授 (10204827)
• キーワード: APC / Axin / GSK-3β / β-catenin / 細胞増殖 / 大腸癌

研究概要

APC(Adenomatous polyposis coli)遺伝子産物は大腸癌でも変異が認められ、その変異により、β-cateninの分解が抑制されたためにβ-catenin/TCF複合体が形成されて、標的遺伝子の発現が起こることが癌化の一つの原因であると考えられている。GSK-3β結合蛋白質Axinは、Wntシグナル伝達経路を構成するAPCやGSK-3β、β-catenin、Dvlと複合体を形成し、β-cateninのリン酸化と分解を促進することによりWntのシグナルを抑制する。ヒト大腸癌SW480細胞にAxinを導入すると細胞質のβ-cateninが減少して細胞増殖が抑制され、この作用にはAxinのC末端約100アミノ酸が必要である事が明らかとなった。Axinを導入したL細胞ではWnt刺激によるTCF活性の亢進が抑制された。Dvlは、GSK-3βの作用を抑制すると考えられていたが、その作用機構は不明であった。Dvlの中央のPDZ領域を欠失させた変異体を発現させたL細胞はWnt刺激による細胞内β-cateninの蓄積が抑制された。また、Dvl存在下ではAxin自体やAxinによるGSK-3β依存性のβ-cateninのリン酸化亢進が抑制されたが、Dvlの中央のPDZ領域を欠失させた変異体ではこの作用が認められなかった。以上の結果から、WntのシグナルはDvlのPDZ領域を通じてβ-cateninの分解を抑制することが明らかになった。その作用機構としては、DvlはAxin複合体中での基質のリン酸化を抑制することによりβ-cateninを安定化することが考えられる。

研究成果

• [文献書誌] Kitagawa, M.: "An F-box protein, FWD1, mediates ubiquitin-dependent proteolysis of β-catenin"EMBO J.. 18・9. 2401-2410 (1999)
• [文献書誌] Kishida, S.: "DIX domains of Dvl and Axin are necessary for protein interactions and their ability to regulate β-catenin stability"Mol. Cell. Biol.. 19・6. 4414-4422 (1999)
• [文献書誌] Yamamoto, H.: "Phosphorylation of Axin, a Wnt signal negative regulator, by glycogen synthase kinase-3β regulates its stability"J. Biol. Chem.. 274・16. 10681-10684 (1999)
• [文献書誌] Kodama, S.: "Axin directly interacts with plakoglobin and regulates its stability"J. Biol. Chem.. 274・39. 27682-27688 (1999)
• [文献書誌] Kishida, M.: "Axin prevents Wnt-3a-induced accumulation of β-catenin"Oncogene. 18・4. 979-985 (1999)
• [文献書誌] Ikeda. S.: "GSK-3 β-dependent phosphorylation of adenomatous polyposis coli gene product can be modulated by β-catenin and protein phosphatase 2A complexed with Axin"Oncogene. 19・4. 537-545 (2000)