分泌性Wnt結合蛋白質によるWntの拡散性とその活性勾配の形成における役割

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本年度はこれまでの知見を元に、Xenopus初期胚において、WntBやFrzbを細胞間隙で保持している分子的実体を同定することを目指した。mVenus-Wnt8とmVenus-Frzbは、Xenopus胚の細胞間隙にドット状あるいは不均一な分布を示した。そこで、ヘパラン硫酸(HS)分解酵素を用い、内在のHSを分解した条件下で、Wnt8やFrzbの分布を検討し、また内在のHSの分布を免疫染色で検討した。その結果、N-acetyl HS及びN-sulpho HSが細胞間隙にドット状の微小構造を形成していることを見いだし、HS nanostructures(HSNS)と名付けた。この構造はヒト由来のHeLa細胞にも見いだされたことから、多くの細胞に共通する基本細胞構造であると考えられる。さらにWnt8は主としてN-sulpho HSに、Frzbは主としてN-acetyl HSの微小構造に結合することを明らかにした。更にFrzbを共発現させたうえでWntBの分布を検討したところ、Frzbと同様にN-acetyl HSNSとの共局在が促進された。Xenopus胚において、N-sulpho HSおよびN-acetyl HSの二重染色をおこなったところ、細胞内ではN-sulpho HSのドットが見られる一方、N-acetylHSのドットはほとんど見られなかったことから、N-sulpho HSのほうが細胞内へ取り込まれやすい可能性が示唆された。このHSNSの細胞内への敢込みの差は、先に示されていたWntとFrzbの「見かけの拡散係数」の差と併せて、Wnt8とFrzbの分布範囲の差を生み出す制御機構だと考えられる。更にWnt及びFrzbの分布の制御のみならず、Wntのシグナル受容に関しても重要な結果が得られた。Wntは細胞内に取り込まれて、いわゆる「シグナロソーム」を形成するが、これにN-sulpho HSが含まれていることを示したことで、Wntのシグナル受容はN-sulpho HSの微小構造が「シグナロソーム」の核となることを初めて明らかにした。とくに本研究においてXenopus胚とHeLa細胞で内在性のシグナロソームを確認できたことは世界に先駆けての重要な知見である。