細胞内シグナル伝達分子の単離とヒトがんにおける異常の解析

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12219214
• 研究種目: 特定領域研究(C)
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 菊池 章 広島大学, 医学部, 教授 (10204827)
• 研究分担者: 安東 知子 広島大学, 医学部, 助手 (20294548) ; 岸田 昭世 広島大学, 医学部, 助手 (50274064) ; 小山 眞也 広島大学, 医学部, 助教授 (00186834) ; 岸田 想子 広島大学, 医学部, 教務員 (40274089)
• キーワード: Wnt / Axin / APC / β-カテニン / GSK-3 / Bul / Rsp5 / Rog1

研究概要

本年度はまずWntシグナル伝達経路での癌抑制遺伝子産物APCのβ-カテニン分解における役割について、解析を行った。APCはAxinを介して蛋白質リン酸化酵素GSK-3と複合体を形成し、AxinはAPCを介してβ-カテニンと複合体を形成することができた。また、Axinに結合したGSK-3は、APCに結合したβ-カテニンをリン酸化した。したがって、APC/Axin複合体中で、GSK-3によるβ-カテニンのリン酸化が促進され、その結果、β-カテニンが分解されると考えられた。Axinの作用機構から、Axinが癌抑制遺伝子であると予想されていたが、実際に肝癌においてAxinの変異が報告された。Axinに変異のある症例ではAPCやβ-カテニンの変異は認められないが、β-カテニンは蓄積している。したがって、Axin、APC、β-カテニンのいずれか一つに変異が生じるとβ-カテニンの分解が抑制され、細胞が癌化すると考えられる。
Wntシグナル伝達経路の中ではGSK-3のみが酵母にも保存されている。GSK-3の新たな活性制御機構および作用機構を明らかにするために、出芽酵母に存在する4つのGSK-3ホモログ遺伝子全てを破壊した株を作製した。このgsk-3四重遺伝子破壊株は高温感受性を示し、bul変異株の高温感受性が多コピーのGSK-3遺伝子の導入により抑圧されたことから、GSK-3とBulとの相互作用が示唆された。そこで、GSK-3とBul-Rsp5系とが共通の蛋白質の分解に働くと考え、この蛋白質の同定を目的にgsk-3変異株およびbul変異株の温度感受性を抑圧する共通の遺伝子変異を探索した。その結果rog1変異を得た。パルスチェイス実験により、Rog1がGSK-3およびBul、Rsp5依存的に分解されることが明らかになった。これらの結果は酵母GSK-3が蛋白質分解に関与することを初めて示したものであり、gsk-3四重遺伝子破壊株が哺乳動物細胞GSK-3の機能解析にも有効であると考えられた。

研究成果

• [文献書誌] Andoh,T.: "Yeast glycogen synthase kinase 3 is involved in the protein degradation in cooperation with Bul1, Bul2, and Rsp5."Mol.Cell.Biol.. 20・18. 6712-6720 (2000)
• [文献書誌] Kariya,K.: "Regulation of Complex Formation of POB 1/Epsin/Adaptor Complex 2 by Mitotic Phosphorylation."J.Biol.Chem.. 275・24. 18399-18406 (2000)
• [文献書誌] Sakamoto,I.: "A novel β-catenin binding protein inhibits β-catenin-dependent Tcf activation and axis formation."J.Biol.Chem.. 275・42. 32871-32878 (2000)
• [文献書誌] Hinoi,T.: "Complex formation of Adenomatous polyposis coli and Axin facilitates glycogen synthase kinase-3β-dependent phosphorylation of β-catenin and downregulates β-catenin."J.Biol.Chem.. 275・44. 34399-34406 (2000)
• [文献書誌] Kadoya,T.: "Inhibition of Wnt signaling pathway by a novel Axin-binding protein."J.Biol.Chem.. 275・47. 37030-37037 (2000)
• [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."Oncogne. 19. 308-318 (2000)
• [文献書誌] Hanada,N.: "NE-dlg, a mammalian homolog of Drosophila DLG tumor suppressor, induces growth suppression and impairment of cell adhesion : Possible involvement of down-regulation of β-catenin by NE-dlg expression."Int.J.Cancer. 21・1. 480-488 (2000)
• [文献書誌] Fukui,A.: "Effects of rat Axin domains on axis formation in Xenopus embryos."Develop.Growth Differ.. 42. 489-498 (2000)
• [文献書誌] Hino,S.: "Inhibition of Wnt signaling pathway by Idax, a novel Dvl-binding protein."Mol.Cell.Biol.. 21・1. 330-342 (2001)
• [文献書誌] Itoh,T.: "Role of the ENTH Domain in Phosphatidylinositol-4,5-Bisphosphate Binding and Endocytosis."Science. 291・5506. 1047-1051 (2001)
• [文献書誌] Koshiba,S.: "Solution structure of the epsin N-terminal homology (ENTH) domain of human epsin."J.Struct.Funct.Genomics. (in press). (2001)
• [文献書誌] Yamamoto,H.: "Inhibition of the Wnt Signaling Pathway by the PR61 subunit of protein phosphatase 2A."J.Biol.Chem.. (in press). (2001)
• [文献書誌] Kikuchi,A.: "Regulation of β-catenin signaling in the Wnt pathway."Biochem.Biophys.Res.Commun.. 268. 243-248 (2000)