Smadによるシグナル伝達と細胞生物学的作用の研究

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11480215
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 宮園 浩平 東京大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (90209908)
• 研究分担者: 加藤 光保 (財)癌研究会, 癌研究所生化学部, 主任研究員 (20194855)
• キーワード: TGF-β / DNAマイクロアレイ / 骨形成因子 / 受容体 / Smad / 血管内皮細胞 / 転写調節 / 骨芽細胞

研究概要

1)SmadのMH1ドメインの機能解析
Smad3やSmad4はMH1ドメインのβヘアピンループが特異的なDNA配列に結合することによって標的遺伝子の転写を調節する。一方、Smad1やSmad5はβヘアピンループの構造は保存されているにもかかわらず、Smad3/4とは異なったDNA配列に結合する。我々はβヘアピンループのN末端側に存在するα-Helix2に変異を加えたところSmadのDNA結合特性が転換することを確認した。このことはSmad3がDNA配列を認識するにはα-Helix2の構造が重要であることが明らかとなった。
2)骨形成因子シグナルの多様性と協調:
我々はC2C12細胞の骨芽細胞様分化誘導におけるBMP-4とBMP-6のシグナル経路を解析した。BMP-4は主にALK-3に結合してSmad1/5/8を活性化するのに対し、BMP-6はALK-2に結合しSmad1/5を活性化した。また、BMP-4とBMP-6の両者を加えることにより、いずれか一方よりも強力な分化誘導作用が見られた。このことからALK-2とALK-3の両者の活性化によってより強力な作用が得られることが示された。
3)TGF-βによって血管内皮細胞に誘導される遺伝子の解析
TGF-βシグナルは血管の機能維持に重要な役割を果たしている。TGF-βのI型レセプターであるALK-5とALK-1によって誘導される遺伝子を血管内皮細胞を用いてDNAマイクロアレイで調べた。ALK-5は増殖抑制に関わるのに対し、ALK-1は遺伝性出血性毛細血管拡張症(HHT typeII)の原因遺伝子である。HUVECにALK-1とALK-5をそれぞれ発現させたところSmad6やSmad7などの抑制型Smadが誘導された。またHHT typeIの原因遺伝子であるendoglinもALK-1で誘導されることが明らかとなった。

研究成果

• [文献書誌] Miyazono,K.,ten Dijke,P.,and Heldin,C.-H.: "TGF-b signaling by Smad proteins."Adv.Immunol.. 75. 115-157 (2000)
• [文献書誌] Oh,S.P.,Seki,T.,Goss,K.A.,Imamura,T., et al.: "Activin receptor-like kinase 1 modulates transforming growth factor-b1 signaling in the regulation of angiogenesis"Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 97(6). 2626-2631 (2000)
• [文献書誌] Zhang,Y.-W.,Yasui,N.,Huang,G.,Fujii,M., et al.: "A RUNX2/PEBP2aA/CBFA1 mutation displaying impaired transactivation and Smad interaction in cleidocranial dysplasia."Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 97(19). 10549-10554 (2000)
• [文献書誌] Ebisawa,T.,Fukuchi,M.,Murakami,G., et al.: "Smurf 1 interacts with transforming growth factor-b type 1 receptor through Smad7 and induces receptor degradation."J.Biol.Chem.. (in press). (2001)
• [文献書誌] Miyazono,K.,Kusanagi,K.,and Inoue,H.: "Divergence and convergence of TGF-b/BMP signaling."J.Cell.Physiol.. (in press). (2001)
• [文献書誌] Fukuchi,M.,Imamura,T.,Chiba,T., et al.: "Ligand-dependent degradation of Smad3 by a ubiquitin ligase complex of ROC1 and associated proteins."Mol.Biol.Cell. (in press). (2001)