高率に心筋に分化する細胞株を用いた心筋細胞分化機序の解析

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12835003
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 林 同文 東京大学, 大学院・医学系研究科, 寄付講座教員 (80313104)
• 研究分担者: 廣井 透雄 東京大学, 医学部・附属病院, 助手 (30311624) ; 小室 一成 千葉大学, 医学部, 助教授 (30260483)
• キーワード: BMP / Smad / TAK1 / ATF-2 / 心筋細胞分化 / P19CL6細胞 / 協調作用

研究概要

転写因子SmadファミリーとMAPKKKであるTAK1は心筋分化にも重要な骨形成因子(BMP)のシグナル伝達因子であり、また最近ATF/CREBファミリーに属する転写因子ATF-2がSmadとTAK1の共通の核内ターゲットであることが報告された。そこでP19CL6細胞培養系を用いてSmad、TAK1およびATF-2が心筋細胞分化に関与しているかどうかを検討した。P19CL6はジメチルスルフォキシド(DMSO)の存在下で高率に心筋細胞に分化するが、BMPの阻害因子であるnogginを恒常的に過剰発現する細胞株P19CL6nogginは心筋細胞へは分化しなかった。この細胞にBMP特異的なSmadであるSmad1と共通のSmadであるSmad4の両者をリポフェクション法を用いて同時に過剰発現させると、DMSOの存在下で抗MHC抗体を用いた免疫染色に陽性の拍動する心筋に分化した。一方BMPのシグナルを抑制すると考えられているSmad6を恒常的に過剰発現する細胞株P19CL6Smad6を単離し解析したところ、DMSO処理によっても拍動する心筋細胞へは分化せず、ノーザンブロット法などによる心筋特異的遺伝子の発現も認められなかった。これらのことから、Smad経路がBMPにより誘導される心筋細胞の分化に必須であることが新たに示された。またP19CL6を用いたルシフェラーゼ・アッセイにより転写因子ATF-2はSmadおよびTAK1と協調してβMHCのプロモーター活性を上昇させた。逆に不活性型のATF-2の過剰発現によってβMHCを含むいくつかの心筋特異的遺伝子のプロモーター活性は抑制され、更には心筋特異的遺伝子のmRNAの発現および心筋細胞への分化も抑制された。以上により、ATF-2がSmadおよびTAK1と協調して心筋細胞の分化に重要な役割を果たすことが初めて示された。

研究成果

• [文献書誌] Monzen K.: "Smads,TAK1,and their common target ATF-2 play a critical role in cardiomyocyte differentiation."J Cell Biol. (in press).
• [文献書誌] Hosoda T.: "A novel myocyte-specific gene Midori promotes the differentiation of P19CL6 cells into cardiomyocytes."J Biol Chem. (in press).
• [文献書誌] Oka T.: "Fibroblast growth factor plays a critical role in SM22alpha expression during xenpous embryogenesis."Arterioscler.Thromb.Vasc.Biol.. 20(4). 907-14 (2000)
• [文献書誌] Shimoyama M.: "Calcineurin Inhibitor Attenuates the Development and Induces the Regression of Cardiac Hypertrophy in Rats With Salt-Sensitive Hypertension."Circulation. 102. 1996-2004 (2000)
• [文献書誌] 門前幸志郎: "心筋細胞分化とBMP"Molecular Midicine. 37(6). 686-96 (2000)
• [文献書誌] 林同文: "うつ血性心不全の治療〜新世紀への展開"Heart View. 5(1). 94-105 (2001)
• [文献書誌] 林同文: "循環器大規模臨床試験要約集2000年度版"オーシーシー・ジャパン株式会社. 243 (2000)
• [文献書誌] 林同文: "基本的な薬の使い方Consensus & Controversy"診断と治療社. 593 (2000)