Smadによるシグナル伝達と細胞生物学的作用の研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11480215
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: (財)癌研究会
• 研究代表者: 宮園 浩平 財団法人 癌研究会, 癌研究所・生化学部, 部長 (90209908)
• 研究分担者: 今村 健志 財団法人 癌研究会, 癌研究所・生化学部, 研究員 (70264421) ; 加藤 光保 財団法人 癌研究会, 癌研究所・生化学部, 研究員 (20194855) ; 川畑 正博 財団法人 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 / 受容体 / シグナル伝達 / Smad / 表皮角化細胞 / 転写調節 / 血管新生

研究概要

1.TGF-βの細胞内シグナル伝達分子Smad4のMH2領域にあってαHelix3とαHelix4に挟まれた領域(H3/4loop)は他のSmadと全く異なったアミノ酸配列より形成される。われわれはこの領域の機能解析のため、Smad2のH3/4loopを含んだSmad4キメラ蛋白を作成した。その結果、このキメラ蛋白はwild-typeよりもhomo-oligomerを形成しやすく、DNA結合能も強力であった。
2.優性抑制活性をもつ変異Smad3を発現させてTGF-βシグナルを遮断した角化細胞株HaCaTの潤滑性増殖能の変化を3次元培養法で検討した。変異Smad3を発現したHaCaTは、その発現量に相関してTGF-βの増殖抑制活性に対する反応性が低下するとともに、潤滑性増殖能も獲得することが示された。
3. BMPによるC2C12細胞の骨芽細胞への分化にSmadがどのように関わっていくかを、アデノウィルスベクターによる発現系を用いて検討した。BMP処理を行った細胞で、ALP活性の上昇が認められるが、BMP特異型R-SmadであるSmad1及びSmad5を過剰発現された細胞ではその活性が更に増強された。抑制型Smadを過剰発現させた細胞では、逆にALP活性の低下が認められた。
4.TGF-β受容体として作用するALK-1とALK-5を血管内皮細胞に発現させて、それによる遺伝子変化をDNAチップを用いて調べた。ALK-1ではSmad6などの抑制型Smadやエンドグリンなどの発現が見られ、ALK-5では見られなかった。両者が誘導する遺伝子には大きな相違が見られ、それぞれが異なった反応をもたらすことが予想された。

研究成果

• [文献書誌] Nakao A.,Fujii M.,Miyazono K.et al.: "Transient gene transfer and expression of Smad7 prevents bleomycin-induced lung fibrosis in mice"J.Clin.Invest.. 104(1). 5-11 (1999)
• [文献書誌] Ebisawa T.,Tada K.,Miyazono K.et al.: "Characterization of bone morphogenetic protein-6 signaling pathways in osteoblast differentiation"J.Cell Sci.. 112(20). 3519-3527 (1999)
• [文献書誌] Fuji M.,Takeda K.,Miyazono K.et al.: "Roles of bone morphogenetic protein type I receptors and Smad proteins in osteoblastic and chondroblastic differentiation"Mol.Biol.Cell. 10(11). 3801-3813 (1999)
• [文献書誌] Tada K.,Inoue H.,Miyazono K.et al.: "Region between a-helices 3 and 4 of the Mad homology 2 domain of Smad4 : Functional roles in oligomer formation and transcriptional activation"Genes Cells. 4(12). 731-741 (1999)
• [文献書誌] Oh,S.P.,Seki T.,Miyazono K.et al.: "Activin receptor-like kinase 1 (ALK1) modulated TGF-b1 signaling in regulation of angiogenesis"Proc.Natl. Acad. Sci. USA. (in press). (2000)
• [文献書誌] Miyzaono K: "Positive and negative regulation of TGF-b signaling"J. Cell Sci.. (in press). (2000)