リン酸化を介するWntシグナル伝達経路の制御機構の解析

細胞外分泌蛋白質Wntのシグナルが、LRP/Frizzled受容体複合体から細胞内分子Dvl、蛋白質リン酸化酵素GSK-3β、β-カテニンへと伝達されると、β-カテニンは核に移行して転写因子TCFと複合体を形成し、遺伝子発現を促進して、細胞の分化や増殖、初期発生における体軸形成を抑制する。AxinはDvlやβ-カテニン、癌抑制遺伝子産物APCと複合体を形成し、GSK-3βによるβ-カテニンのリン酸化と分解を促進することが明らかになっている。カゼインキナーゼIε(CKIε)はDvlと結合し、アフリカツメガエルの二次体軸形成を誘導することから、Wntシグナル伝達経路を正に制御していると考えられるが、その作用機構は不明であったので、Wntシグナル伝達経路におけるCKIεの分子作用機構を解析した。CKIεは細胞内においてDvlやAPCをリン酸化した。CKIεはin vitroにおいてDvlやAPC、Axin、β-カテニンを直接リン酸化したが、GSK-3βはリン酔化しなかった。したがって、少なくともDvlとAPCは細胞内でCKIεの直接の基質になると考えられた。CKIεはDvlと直接結合し、細胞内においてCKIε/Dvl/Axinの三者複合体を形成した。CKIεとDvlは相乗的に作用して、核内のβ-カテニン蓄積やTCFの転写活性化能の促進、ツメガエルの二次体軸の誘導を引き起こした。キナ-ゼネガティヴ型CKIεやCKIε非結合型Dvl変異体ではこの相乗的な促進は認められないことから、Wntシグナル伝達経路におけるCKIεの作用には、リン酸化酵素活性とCKIε/Dvl/Axinの三者複合体を形成することが必要である事や、CKIεはDvlと共にAxin上に結合することにより、β-カテニンの分解を抑制することが明らかとなった。今後さらにこの複合体中でのCKIεによるDvlやAPCのリン酸化の生理的意義を明らかにする予定である。

細胞外分泌蛋白質Wntのシグナルが、LRP/Frizzled受容体複合体から細胞内分子Dvl、蛋白質リン酸化酵素GSK-3β、β-カテニンへと伝達されると、β-カテニンは核に移行して転写因子TCFと複合体を形成し、遺伝子発現を促進して、細胞の分化や増殖、初期発生における体軸形成を抑制する。AxinはDvlやβ-カテニン、癌抑制遺伝子産物APCと複合体を形成し、GSK-3βによるβ-カテニンのリン酸化と分解を促進することが明らかになっている。カゼインキナーゼIε(CKIε)はDvlと結合し、アフリカツメガエルの二次体軸形成を誘導することから、Wntシグナル伝達経路を正に制御していると考えられるが、その作用機構は不明であったので、Wntシグナル伝達経路におけるCKIεの分子作用機構を解析した。CKIεは細胞内においてDvlやAPCをリン酸化した。CKIεはin vitroにおいてDvlやAPC、Axin、β-カテニンを直接リン酸化したが、GSK-3βはリン酔化しなかった。したがって、少なくともDvlとAPCは細胞内でCKIεの直接の基質になると考えられた。CKIεはDvlと直接結合し、細胞内においてCKIε/Dvl/Axinの三者複合体を形成した。CKIεとDvlは相乗的に作用して、核内のβ-カテニン蓄積やTCFの転写活性化能の促進、ツメガエルの二次体軸の誘導を引き起こした。キナ-ゼネガティヴ型CKIεやCKIε非結合型Dvl変異体ではこの相乗的な促進は認められないことから、Wntシグナル伝達経路におけるCKIεの作用には、リン酸化酵素活性とCKIε/Dvl/Axinの三者複合体を形成することが必要である事や、CKIεはDvlと共にAxin上に結合することにより、β-カテニンの分解を抑制することが明らかとなった。今後さらにこの複合体中でのCKIεによるDvlやAPCのリン酸化の生理的意義を明らかにする予定である。