体軸形成におけるWntシグナル伝達経路の作用機構の解析

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Wntを介するシグナルは、細胞膜上の受容体Frizzledから細胞内のDvl、GSK-3β、Axin、β-catenin、TCFへと伝達され、標的遺伝子の発現を介して細胞の増殖や分化、初期胚発生時の体軸形成等の細胞機能を制御する。GSK-3β結合蛋白質Axinはβ-cateninや、がん抑制遺伝子産物APC、Dvlと複合体を形成して、GSK-3βによるβ-cateninのリン酸化と分解を促進する。今年度はDvlやAxin、β-cateninと結合する新規蛋白質を各々1種類づつ見出した。新規Dvl結合蛋白質Idaxは、DvlとAxinの結合を阻害して、マウスL細胞で発現させるとWntシグナル依存性のβ-カテニンの蓄積やTCF転写活性の亢進が抑制された。アフリカツメガエル初期胚にIdaxを導入すると頭部形成が抑制された。Idaxは、WntやDvl依存性の二次体軸形成を抑制したが、β-カテニン依存性の二次体軸形成は抑制しなかった。したがって、IdaxはDvlの下流でWntのシグナルを抑制することが明らかとなった。新規Axin結合蛋白質Axamは、AxinとDvlの結合を阻害して、DvlによるGSK-3β依存性のAxinのリン酸化を抑制した。大腸癌細胞にAxamを発現させると細胞内β-cateninが分解した。したがって、AxamはDvlとβ-cateninの間のレベルに作用してWntシグナルを抑制する機能をしめすことが明らかとなった。新規β-カテニン結合蛋白質Duplinは、β-cateninと直接結合してβ-カテニンとTCFの複合体形成を抑制することにより遺伝子発現を抑制した。アフリカツメガエル初期胚にDuplinを導入すると頭部形成が抑制され、標的遺伝子siamoisの発現が抑制された。さらに、Duplinは、Wntやβ-カテニン依存性の二次体軸形成を抑制したので、Duplinはβ-カテニンの下流でWntシグナルを抑制的に制御することが明らかとなった。したがって、今年度はWntシグナル伝達経路を負に制御する新規蛋白質を複数単離し、その体軸形成における機能を解明したので、本研究の主要課題は達成されたと考えられる。