Axin結合蛋白質Axamの脱SUMO化活性による新規β-カテニン分解制御機構

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14657034
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 菊池 章 広島大学, 大学院・医歯薬学総合研究科, 教授 (10204827)
• 研究分担者: 岸田 昭世 広島大学, 大学院・医歯薬学総合研究科, 講師 (50274064)
• キーワード: Wntシグナル / β-カテニン / 蛋白分解 / Axin / Axam / SUMO化 / 脱SUMO化酵素

研究概要

昨年度Axinに結合する新規蛋白質を単離してAxamと名付けた。本年度はAxamの機能解析を行った。AxamにはN末端側にimportin αと結合する核移行シグナルが存在して、中央部分にAxin結合部位が存在した。C末端側は、脱SUMO化酵素Senp1の触媒部位と相同性が高かった。SUMOはユビキチン類似蛋白質で、基質蛋白質にイソペプチド結合で結合し、SUMO化を受けた蛋白質はその細胞内局在や機能が変化することが知られている。Axamはin vitroと細胞レベルで脱SUMO化活性を示した。Axamはβ-カテニンの分解促進活性を有するが、これにはAxin結合部位と触媒部位の両者が必要であった。また、脱SUMO化活性を消失した変異体(AxamCS)はβ-カテニンの分解促進活性が減弱した。さらに、Axamをアフリカツメガエル初期胚の背側に発現させると頭部構造が欠損するが、この背側化活性にも脱SUMO化活性が必要であった。アフリカツメガエルのWntシグナル伝達経路の標的遺伝子であるSiamoisの発現がAxamにより抑制されたが、AxamCSではその抑制作用は減弱した。したがって、SUMO化はWntシグナル伝達経路の制御に関与し、Axamの脱SUMO化活性がβ-カテニンの安定性を調節すると考えられた。β-カテニンの安定性の制御にリン酸化とユビキチン化が重要であるが、本研究により、SUMO化と呼ばれる翻訳後修飾がβ-カテニンの安定性に関与することが示唆された。今後はWntシグナル伝達経路構成分子の中で、どの蛋白質がSUMO化の標的になり、SUMO化と脱SUMO化がβ-カテニンの安定性制御にどのように関わるのかを明らかにする必要がある。

研究成果

• [文献書誌] Kadoya, T.: "Desumoylation activity of Axam, a novel Axin-binding protein, is involved in downregulation of β-catenin"Mol. Cell. Biol.. 22. 3803-3819 (2002)
• [文献書誌] Kobayashi, M.: "Nuclear localization of Duplin, a β-catenin-binding protein, is essential for its inhibitory activity on the Wnt signaling pathway"J. Biol. Chem.. 277. 5816-5822 (2002)
• [文献書誌] Matsuzaki, T.: "Regulation of endocytosis of activin type II receptors by a novel PDZ protein through Ral/Ral-binding protein 1-dependent pathway"J. Biol. Chem.. 277. 19008-19018 (2002)
• [文献書誌] Tanji, C.: "A-Kinase anchoring protein AKAP220 binds to glycogen synthase kinase-3β(GSK-3) and mediates protein kinase A-dependent inhibition of GSK-3β"J. Biol. Chem.. 277. 36955-36961 (2002)
• [文献書誌] Oshiro, T.: "Interaction of POB1, a downstream molecule of small G protein Ral, with PAG2, a Paxillin binding protein, regulates cell migration"J. Biol. Chem.. 277. 38618-38626 (2002)
• [文献書誌] Andoh, T.: "PY motifs of Rod1 are required for binding to Rsp5 and drug resistance"FEBS Lett.. 525. 131-134 (2002)
• [文献書誌] Hirata, Y.: "Yeast glycogen synthase kinase-3 activates Msn2p-dependent transcription of stress responsile genes"Mol. Biol. Cell. 14. 302-312 (2003)
• [文献書誌] Hino, S-I.: "Casein kinase Iε enhances the binding of Dv1-1 to Frat-1 and is essential for Wnt-3a-induced accumulation of β-catenin"J. Biol. Chem.. (in press). (2003)
• [文献書誌] Yamamoto, H.: "Sumoylation is involved in β-catenin-dependent activation of Tcf-4"EMBO J.. (in press). (2003)