TGFβの情報伝達分子Smadタンパクの分解によるシグナル伝達の制御機構

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13672294
• Research Institution: Nagoya City University
• Principal Investigator: 林 秀敏 名古屋市立大学, 大学院・薬学研究科, 助教授 (80198853)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小野嵜 菊夫 名古屋市立大学, 大学院・薬学研究科, 教授 (20101313)
• Keywords: TGFbeta / Smad / proteasome / ubiquitin / phosphorylation

Research Abstract

Smadと呼ばれる一群のタンパクがTransforming growth factor β(TGFβ)やそのスーパーファミリーメンバーの細胞内シグナル伝達や転写を正や負に制御していることが明らかにされてきている。しかしながら、これらSmadタンパクの安定性に関しては明らかにされていない部分が多く、本研究ではTGFβのシグナル伝達が特にSmad3タンパクの安定性を中心にどのように制御されているか明らかにすることを目的として実験を進めた。
まず、プロテアソーム阻害剤存在下ではTGFβ応答性のレポーター活性が上昇し、Smad3の発現量が上昇することを見出した。また、無刺激状態の細胞でSmad3のユビキチン化活性、分解活性が存在していることを明らかにした。別のSmadタンパクであるSmad1やSmad7はその分子内に存在するPY motifを介してそれぞれのユビキチン化酵素(E3)、Smurf1 やSmurf2と結合し、ユビキチン化されることが報告されている。Smad3もこのPY motifを有しているが、この部分を欠損させてもSmad3の分解には全く変化が認められず、また、Smad3のTβRIによるリン酸化部位であるC末端の-SSXSを-AAXAに置換して核移行ができなくなった変異体(Smad3 3SA)においても同様のユビキチン化、及び分解が認められた。これらのことから、Smad3は定常状態では細胞質でユビキチン化され、細胞質内のプロテアソーム活性により分解されるが、その実行酵素は他のSmadタンパクと異なり、Smurf以外のものであることが示唆された。一方、TGFβ刺激によって細胞質内のSmad3のユビキチン化活性の亢進が見られ、同時にリン酸化・活性化されたSmad3もプロテアソーム活性により分解されることが見出された。さらに、プロテアソーム阻害剤存在下ではユビキチン化Smad3はTGFβ刺激により核内でも検出され、核内でのSmad3の分解活性の存在の可能性が示唆された。
以上のことから、Smad3はTGFβ刺激非依存的、及び依存的の少なくとも2種類の分解経路が細胞内で存在していることが明らかとなった(論文投稿中)。
また、この実験の過程でマウスNK細胞株LNK5E6のIL-18によるIFNγの誘導がTGFβにより抑制され、これはTGFβによりIFNγmRNAの安定性が低下したことが原因であることも見出した(BBRC,2003)。

Research Products

• [Publications] H.Hayashi, Y.Inoue, et al.: "TGFβ down-regulates INF-γ production in IL-18 treated NK cell line LNK5E6"Biochemical and Biophysical Research Communication. 300(4). 980-985 (2003)
• [Publications] T.Hattori, N.Ohoka, H.Hayashi et al.: "C/EBP homologous protein upregulates IL-6 transcription by trapping negative regulating NF-IL6 isoform"FEBS Letters. (in press). (2003)
• [Publications] T.Hattori, N.Ohoka, Y.Inoue, H.Hayashi, et al.: "C/EBP family transcription factors are degraded by the proteasome but stabilized by forming dimer"Oncogene. 22(9). 1273-1280 (2003)
• [Publications] T.Matsumura, T.Degawa, T.Takii, H.Hayashi, et al.: "TRAF6-NF-κB pathway is essential for IL-1-induced TLR2 expression and its functional response to TLR2 ligand in murine hepatocytes"Immunology. (in press). (2003)