骨格系の制御プログラムにおける骨形成因子の機能と役割

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12137211
• 研究機関: (財)癌研究会
• 研究代表者: 今村 健志 財団法人癌研究会, 癌研究所・生化学部, 主任研究員 (70264421)
• 研究分担者: 宮園 浩平 東京大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (90209908)
• キーワード: BMP / 骨格系 / Smad / シグナル伝達

研究概要

骨形成因子(BMP)のシグナル伝達のメカニズムについて、ユビキチン・プロテアソーム系によるレセプターと細胞内シグナル伝達分子Smadの分解に焦点を絞って検討した。
Smurf1はHECT型E3ユビキチンリガーゼである。我々は昨年までに、Smurf1がSmad7と結合して細胞質へ移行したのちTGF-βのI型受容体をユビキチン化してその分解を促進する事を明らかにした。
そこで今回我々はまず、Smurf1-Smad7複合体の核外移行のメカニズムを解析した。その結果、Smurf1はCRM1依存的に核外移行することを示した。さらに、Smurf1のC端側に存在する核外移行シグナル(NES)を同定した。Smurf1のNES変異体はSmad7と結合するがSmad7を核外へ移行することは出来ず、Smad7によるTGF-βシグナル阻害作用を促進しなかった。以上から、Smad7の核外移行にはSmurf1のNESが重要な役割を果たしており、Smurf1-Smad7の複合体の核外移行はTGF-βシグナルの抑制に重要であることが明らかとなった。
次に、SmurflがBMP特異型Smadに直接結合しユビキチン化するだけでなく、抑制型のSmad6/7を介することによって、BMPのI型受容体及びBMP特異型Smadに結合し,これらをユビキチン化してプロテアソームでの分解に導くことを示した。この結果から、Smurf1と抑制型Smadの複合体が多段階にわたり協調的にBMPシグナルを抑制していることが示唆された。
今回の研究から、TGF-β/BMPシグナルにおいて、ユビキチン・プロテアソーム系は、活性型Smadを分解する以外に、抑制型Smadの局在を変えたり、レセプターを分解したりして、多段階にわたりシグナルを抑制していることが考えられた。

研究成果

• [文献書誌] Tajima, Y., et al.: "Chromosomal Region Maintenance 1 (CRM1)-dependent Nuclear Export of Smad Ubiquitin Regulatory Factor 1 (Smurf1) Is Essential for Negative Regulation of Transforming Growth Factor-beta Signaling by Smad7"J Biol Chem.. 278. 10716-10721 (2003)
• [文献書誌] Midorikawa, Y., et al.: "Glypican-3,overexpressed in hepatocellular carcinoma, modulates FGF2 and BMP-7 signaling"Int J Cancer. 103. 455-465 (2003)
• [文献書誌] Mizuide, M., et al.: "Two short segments of Smad3 are important for specific interaction of Smad3 with c-Ski and SnoN"J Biol Chem.. 278. 531-536 (2003)
• [文献書誌] Nishihara, A., et al.: "Functional Heterogeneity of Bone Morphogenetic Protein Receptor-II Mutants Found in Patients with Primary Pulmonary Hypertension"Mol Biol Cell.. 13. 3055-3063 (2002)
• [文献書誌] Suznki, C., et al.: "Smurf1 regulates the inhibitory activity of Smad7 by targeting Smad7 to the plasma membrane"J Biol Chem.. 277. 39919-39925 (2002)