骨・軟骨形成におけるBMPsのシグナル伝達機構と生物学的作用

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異所性に骨・軟骨を誘導する骨形成因子(BMP)のシグナル伝達のメカニズムについて検討し、以下の知見を得た。まず、抑制型SmadであるSmad6とSmad7のdeletion mutantとキメラ蛋白を作製し、両者の機能的差異がN末端側によって規定されていることを明らかにした。次に、ユビキチン・プロテアソーム系によるBMPとTGF-bのシグナル伝達制御について解析した。HECT型E3ライゲースSmurf1は、BMP特異型Smad1/5に結合し、その分解を促進することでBMPの制御している。ところが、Smurf1はSmad1/5のみならず抑制型SmadであるSmad6やSmad7とも強く結合することがわかった。そして核内に局在するSmad6/7はSmurf1存在下に核外に移行した。さらにSmurf1はSmad7を介してI型TGF-bレセプターに結合し、Smad7とレセプターのユビキチン化とプロテアソームにおける分解を促進した。以上のことから、BMPの細胞内シグナル伝達分子SmadとTGF-bのレセプターが、同じE3ライゲースによって制御されているというユニークなメカニズムが明らかになった。さらに、東京大学医科学研究所の山本雅先生との共同研究で、BMPシグナルの新しい制御因子として、新規細胞増殖抑制因子のファミリー分子Tobを解析した。その結果、TobはSmadに結合し、BMPのシグナルを負に制御していることを明らかにした。