ポリリン酸によるタンパク安定化が転写調節機構におよぼす役割

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生体内に存在するポリリン酸は、繊維芽細胞増殖因子(FGF-1,FGF-2)を安定化すると同時に、FGFと細胞表面に存在するその受容体との結合を強める働きを持つことがわかっている。しかしながら、このようなポリリン酸によるタンパク質の安定化作用が実際に生体内で機能しているかどうかは定かではなかった。今年度は、ポリリン酸によるFGFの機能強化が生体内で重要な働きを持つことを以下の実験により明確にした。また、これらの結果をまとめ国際学会で発表し、学会誌に投稿した。(1)ポリリン酸によるFGFの機能強化による間葉系幹細胞の分化促進通常FGFは非常に不安定な分子であるが、ポリリン酸を培地中に添加することによりFGFタンパク自身が安定化され、さらにはFGFとそのレセプターとの結合が強化されることが研究により明らかとなった。間葉系幹細胞の培養培地中にFGF-2を添加し、20時間後と40時間後において細胞表面のレセプターに結合しているFGF-2についてウエスタンブロット解析を行ったところ、培地にポリリン酸を添加しなかった場合では20時間後においてほとんどレセプターに結合したFGF-2はみられなかったが、ポリリン酸を添加した場合では40時間後でもFGF-2が安定してレセプターに結合していることがわかった。またこのポリリン酸によるFGFの安定化は細胞内のシグナル伝達にも影響を及ぼしており、細胞増殖の際に関わっているといわれているMAP kinaseのひとつであるERK1/2の細胞内でのリン酸化レベルがポリリン酸の添加により上昇することがわかった。実際に間葉系幹細胞の増殖もポリリン酸の添加により増加し、ポリリン酸が細胞増殖を含む幹細胞の分化に関与している可能性が示された。またFGFは細胞増殖のほか骨形成にも関与しているとされていることから、長期間にわたってポリリン酸処理した場合の間葉系幹細胞の増殖に与える影響を調べた。その結果、ポリリン酸は間葉系幹細胞のコラーゲン産生を促進し、また骨関連遺伝子の発現を誘導し、細胞石灰化も促進することがわかった。これらのことより、ポリリン酸は間葉系幹細胞に対し、細胞増殖と細胞分化の両方に対して影響を及ぼしていることが示された。これらの結果をまとめ、現在Journal of Biological Chemistryに投稿している。(2)ポリリン酸によるFGFの機能強化による血管新生の促進またFGFは血管形成にも関与しているといわれ、in vivoにおける研究も多数行われている。基底膜成分を含むマトリックス(マトリゲル【○!R】)を用い、血管内皮細胞のチューブ(網目構造)形成に対するポリリン酸の影響を調べたところ、ポリリン酸添加によりチューブ形成が促進されることがわかった。また、マウスの背部にマトリゲル【○!R】を充填したチューブを埋入し、in vivoにおいてポリリン酸が血管形成に及ぼす影響を調べた結果、ポリリン酸を添加した場合に血管形成の促進がみられた。これらの結果より、ポリリン酸が血管形成にもポジティブに影響しており、ポリリン酸によるFGF等のタンパク安定化が細胞の生理機能において重要であるということが示唆された。この結果について国際学会で発表を行った。