Hoxホメオドメインタンパク質による標的遺伝子の転写制御機構の解析

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BMP-2,BMP-4は肢芽において特徴的な発現を示し、これらの因子のパターン形成における機能が注目されている。私たちは個体レベルでBMP-2/-4の機能を阻害するために、肢芽間充織でのドミナントネガティブ型のレセプターの強制発現を行った。この操作により、肢芽間充織におけるプログラム細胞死の阻害と指骨形成不全が誘導された。このことからBMP-2/-4は肢芽において細胞死と指骨増殖・分化のメディエーターとなっていることが明らかになった。Hoxa-13,Hoxd-13の二重欠失マウスでは自脚の軟骨パターン形成、軟骨分化がおきず、さらに合指がおきることが報告されている。これらのことから、Hoxa-13,Hoxd-13が自脚においてBMP-4の発現制御に関わっていることが推測される。マウスBMP-4プロモーター部分をレポーターのルシフェラーゼ遺伝子に連結し、培養細胞株NG108を用いたトランジエントトランスフェクション系においてHoxa-13,Hoxd-13の作用について解析を行った。両エフェクターはこの系においてBMPプロモーターからの転写を強く促進した。このような促進作用は転写開始点上流700塩基対以内にあることも判明したが、典型的なホメオドメインタンパク質結合部位は見あたらず、他の因子との共同作用があることが示唆された。他のHoxは、このプロモーターに対して弱い転写因子として機能した。Msx-1、Msx-2はこのプロモーターに対して転写促進効果は持たないが、Hoxa-13と同時に発現させるとHoxa-13の転写促進活性に対してこれを抑制する作用を示した。Msx-1,Msx-2、Hoxa-13,Hoxd-13の発現は自脚においてBMP-4の発現とオーバーラップしており、これらのホメオドメインタンパク質が異なる様式でBMP-4の転写制御に関わっている可能性が示された。