【研究領域課題番号】18H02609 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ストレス顆粒 / 液液相分離 / がん / プロテオミクス / 液-液相分離 / ストレス応答 / RNA顆粒 / シグナル伝達 / アポトーシス / RNA

【研究成果の概要】

ストレス顆粒(SG)は特定のストレス刺激下で、液-液相分離現象を介して形成される細胞質内構造体であり、その本体はmRNAおよびRNA結合蛋白質等からなる複合体である。本研究では、SGの形成機構、生理機能、および疾患との関連を包括的に解明することを目標に解析を行った。まず、SGの構成分子を網羅的に同定するため、近接依存性タンパク質標識法を活用した新たな手法を開発して探索を行い、新規構成分子を多数同定することに成功した。またSGの生理機能に関しも研究を進め、SGが細胞死や自然免疫応答の制御に重要な役割を果たしていることを見出した。さらにSGの形成異常が癌の進展に寄与し得ることを明らかにした。

【研究の社会的意義】

近年、SGの形成異常が、癌、神経変性疾患、ウイルス感染症等の病態に深く関与することが見出され、注目を集めている。しかしながら、SGの形成機構やその構成分子の詳細は未だ不明である。本研究によって、新たなSG構成分子が多数同定されるとともに、SG形成機構の一端が明らかとなった。また、SG形成による細胞死・免疫応答制御機構を分子レベルで解き明かすことが出来た。さらにSGと癌病態との関連についても解析を進め、腫瘍組織内におけるSGの形成異常が、癌細胞の抗癌剤抵抗性獲得や癌の進展に寄与することを明らかにした。これらの知見を活用することで、癌などの疾病に対する新たな診断・治療法開発への応用が期待される。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31

【配分額】17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)

【研究分野】腫瘍生物学

【研究領域課題番号】24501311 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

FAIRE-seq / シグナル伝達 / EMT / 乳がん / TGF-beta / ZEB1 / アポトーシス / ゲノム / 癌 / 転写因子 / lncRNA / lincRNA / FAIRE / RNA-seq / オープンクロマチン / TGF-β

【研究成果の概要】

本研究では乳腺上皮細胞の上皮間葉転換EMTにおける遺伝子発現変化を次世代シーケンサーを用いたRNA-seqにより解析するとともに、オープンクロマチン領域の変化につきFAIRE-seqを用いてデータ取得を行った。その結果発現変動を受けるnon coding RNAなどの新規転写産物を同定した。このうちlncRNA-Smad7の抗アポトーシス作用を見いだした。また乳腺上皮細胞に恒常活性RASを発現させTGF-βによりEMTを起こす細胞ではオープンクロマチン領域に違いが生じることを見出した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31

【配分額】5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)

【研究分野】小児科学

【研究領域課題番号】20591286 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

母体低栄養 / シグナル伝達 / ネフロン数 / プログラミング / 腎発生 / MAPキナーゼ / 尿管芽 / カスパーゼ3 / 尿管芽細胞 / 細胞運動 / アポトーシス / βカテニン / PI3キナーゼ

【研究成果の概要】

母体低栄養ラットの腎サイズ、尿管芽分岐は胎生14日以降減少する。腎サイズは生後正常となるがネフロン数は減少している。母体低栄養腎において腎発生に重要なシグナル分子は胎生15日には抑制、胎生18日には活性化されていた。一方、アポトーシスの指標、活性型カスパーゼ3は両時期ともに母体低栄養腎で減少していた。カスパーゼ3阻害は尿管芽細胞の運動を抑制した。母体低栄養腎のネフロン数減少はカスパーゼ3を介する細胞運動の低下により尿管芽分岐が抑制されるためと推測される。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2008 - 2010

【配分額】4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)

【研究分野】循環器内科学

【研究領域課題番号】18390239 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

心肥大 / 転写 / エネルギー代謝 / シグナル伝達 / P-TEFb / PGC-1α / HEXIM-1 / ミトコンドリア / 心不全 / アポトーシス

【研究成果の概要】

Cdk9活性化による遺伝子発現様式の変化の分子生物学的機構の解明
これまでPGC-1αの活性制御に関する研究は代謝需要に応じてmRNAレベルでその発現が誘導されるというこの転写共役因子に特異的な性質に注目が集まり、タンパク質としてのPGC-1αの機能制御、翻訳後修飾によるPGC-1αの機能制御、病態時におけるPGC-1αの機能異常、に関する研究は非常に遅れていた。我々は、(1)PGC-1αはユビキチン・プロテアソーム系によって分解を受ける半減期の短いタンパクであること、(2)核内で容易に凝集体を作りやすいという予想外の性格を持っていること、(3)この分解と凝集という一見相反する現象が分子内の異なったドメイン間の相互作用によって厳密に制御されていてそれによってPGC-1αの転写コアクチベーターとしての機能が維持されていることを見出し報告した。J Biol Chem.2007,282(35):25970-80。
心肥大の予後に及ぼすCdk9の過度の活性化の抑制の効果
Cdk9の内因性の阻害分子であるHEXIM-1を心筋に発現させたマウス(HEXIM-1-TG)を作成した。低酸素下(11%O_2)で飼育し肺高血による右室肥大を惹起するとHEXIM-1-TGは野生型のマウスと比較して右室肥大の形成が抑制されていた。HEXIM-1-TGの心臓では、サイロイドホルモン受容体の発現が選択的に低下し、その標的遺伝子であるα-MHC、SERCAの発現が低下していた。また、変異型HEXIM-1(Cdk9と結合出来ない)-TGとの比較解析から、HEXIM-1にはCdk9の阻害作用とは独立した作用があることを見出した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2006 - 2007

【配分額】17,750千円 (直接経費: 15,500千円、間接経費: 2,250千円)

【研究分野】応用生物化学

【研究領域課題番号】17780081 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

受容体 / GPCR / 遊離脂肪酸 / シグナル伝達 / GPR120 / アポトーシス / GLP-1 / MAPキナーゼ

【研究成果の概要】

遊離脂肪酸(Free Fatty Acid : FFA)は多くの組織において生理的に重要な役割を果たしている。FFA誘導体であるプロスタグランジンやロイコトリエンは細胞膜に特異的なGタンパク質共役型受容体(GPCR)を持つことから、FFA(特に長鎖)も細胞膜上に特異的な受容体を持ち、それを刺激することによって細胞内情報伝達に寄与している可能性があると考えられてきた。最近、いくつかのグループが3つのオーファン受容体GPR40,GPR41,GPR43がFFAによって活性化されることを報告した。申請者らはこれらのグループとは独立に新たな長鎖FFA受容体としてGPR120を同定し、さらに、GPR120が腸管においてインクレチンの一つであるGLP-1と分泌細胞(L細胞)において共存し、FFAによるGLP-1の分泌に関わっていることを証明した(Hirasawa et al.,Nature Medicine,2005)。本研究では、新規FFA受容体GPR120のシグナル伝達経路とその結果もたらされる生理現象の解明を目的として研究を行っている。昨年度は、マウス腸管由来STC-1細胞においてFFAによるERKの活性化が血清飢餓等によって起こされる細胞死(アポトーシス)を阻害することを下記らかにした。また、このFFAによるアポトーシス抑制作用が、GPR120を介するものであることを明らかにした(Katsuma et al.,Journal of Biological Chemistry,2005)。本年度は、他の動物種であるラットのGPR120オーソログをクローニングした(Acc#AB207868)。現在、その機能解析を行っているところである。また、昆虫等、他の生物種から脂肪酸受容体の同定を試みているが、現在のところ成功していない。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2005 - 2006

【配分額】3,400千円 (直接経費: 3,400千円)

【研究分野】消化器外科学

【研究領域課題番号】17390357 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

肝再生 / シグナル伝達 / 細胞増殖 / 細胞成長 / アポトーシス / 分子標的治療 / 脂肪肝 / 加齢 / 肝細胞内シグナル

【研究成果の概要】

正常肝のみならず脂肪肝の肝切除あるいは加齢肝切除といった種々のマウス疾患モデルに関して、肝再生の開始、維持、終止の分子機序を細胞内シグナルの役割の観点から解析した。
正常肝の再生に関しては、細胞内シグナルJak/STAT3経路およびPI3-K/PDK1/Akt経路を中心に解析し、肝の物理的再生および機能的再生における「細胞成長」の重要性を確認・研究した。分子機序の解析には、STAT3、PDK1の肝特異的ノックアウトマウスおよびそれらのダブルノックアウトマウスを作成し、30%および70%肝切除を行い、細胞内シグナル伝達機構を解析した。必要に応じてアデノウィルスベクターによる種々の遺伝子導入によりシグナル分子機能を制御した後機能解析をした。「細胞増殖」に関しては、mitotic index、BrdUの取り込み、PCNAの発現、Cyclin-A/D/E、CDKの活性化、実際の細胞分裂像の変化を定量的かつ経時的なダイナミズムを解析し、「細胞成長」に関しては、組織切片から、あるいは電子顕微鏡写真をもちいてサイズの測定を行なった。脂肪肝モデルに関しては、leptin受容体欠損のdb/dbマウスを用いて、加齢マウスには12月齢および20月齢以上のマウスを用いて、70%肝切除を行ない、8週齢マウスと比較検討した。
正常肝における通常の肝再生には、STAT3を中心とする細胞増殖と同様に、PDK1/Aktに制御される細胞成長が重要であった。細胞増殖が十分に起こらない場合には、PDK1/Akt活性化による細胞成長が肝の再生を維持した。逆に、細胞成長が起こらない場合には、細胞増殖により肝再生は維持されなかった。マウス脂肪肝切除後の再生は不良であったが、この原因は細胞内の細胞増殖関連因子であるWee1/Myt1の発現が低下することにより、Cdc2のリン酸化不全によるものと判明した。加齢マウス肝切除後肝再生モデルでも、肝再生は傷害されていたが、この場合も細胞増殖能は保たれており、むしろ切除後アポトーシスが誘導されることにより肝の再生が障害されていると考えられた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2005 - 2007

【配分額】16,750千円 (直接経費: 15,400千円、間接経費: 1,350千円)

【研究分野】細胞生物学

【研究領域課題番号】15570154 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

細胞周期制御 / 細胞増殖 / がん / アポトーシス / シグナル伝達 / 細胞周期 / ゲノム複製 / EBウイルス / MAPK

【研究成果の概要】

真核細胞の細胞分裂は染色体複製の完了に始まり、染色体の凝縮、核膜の崩壊から、染色体の分離、細胞質の分裂、娘細胞での核形成へと続く一連の動的な過程であり、その制御機構の解明は生命現象を理解する上で最も重要な課題の一つである。これまでに細胞分裂を制御するリン酸化酵素の存在が知られているが、最近の研究から、細胞膜近傍を起点とするシグナル伝達経路において極めて重要な機能を持つリン酸化酵素が分裂期に強く活性化されることが明らかになり、細胞外刺激に応答するシグナル伝達機構と細胞分裂の制御機構が密接に関連していることを示唆しており、細胞分裂機構の解明には両機構を統合的に理解することが必要と思われる。そこで、細胞周期分裂期に於いて細胞周期に依存してチロシンリン酸化されるシグナル伝達分子の検索を行い、チロシンキナーゼの下流で機能するシグナル分子として同定したDokが細胞分裂期に極めて強くチロシンリン酸化されることを発見した。また、その優性阻害性(dominant negative)変異体の過剰発現が細胞分裂の中期以降においてアポトーシスあるいは細胞分裂の破綻(catastrophe)を招くという予想外の知見を得た。さらに、Dokの優性阻害性変異体が、G1期あるいはS期においては核内に局在することも判明した。以上の結果は、Dokが細胞周期の進行に深く関与していることを示唆しており、Dokは重要な生理機能を担っていると推測された。そこで、Dok遺伝子欠損マウスの詳細な解析を行った。その結果、Dok欠損マウスはヒトの慢性骨髄性白血病に類似した病状を呈し、骨髄球はアポトーシス感受性が亢進していることが判明した。したがって、生体においてDokは細胞増殖つまり細胞周期の制御に重要であることが明らかになった。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2003 - 2004

【配分額】3,200千円 (直接経費: 3,200千円)

【研究分野】食品科学・製品科学

【研究領域課題番号】14360070 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

経口免疫寛容 / T細胞 / 腸管免疫系 / シグナル伝達 / 調節性T細胞 / 機能性食品 / アポトーシス / IgE / 樹状細胞 / 抗原提示 / 腸内細菌

【研究成果の概要】

(1)経口免疫寛容により誘導されたT細胞の解析およびその低応答化の分子機構の解明:経口免疫寛容により誘導された低応答化T細胞について,次ぎのことを明らかにした。まず,この低応答化T細胞では,caspase-3の働きによりGADS-SLP-76を中心としたTCRシグナル複合体の形成に障害が認められた。また,抗原刺激によるT細胞抗原レセプター(TCR), PKC-θ,脂質マイクロドメイン(lipid raft)のT細胞-抗原提示細胞接触面への凝集,vavの活性化が低下しており,免疫シナプス形成に障害が認められた。また、この細胞でプロテインフォスファターゼSHP-1の発現量が上昇していることを見い出した。これらの特徴が経口免疫寛容T細胞の低応答状態の維持に関与することが示唆された。また,抗原の経口摂取により誘導されたT細胞が細胞表面分子CD62L/CD44の発現により,CD62L高発現CD44低発現細胞,CD62L低発現CD44高発現細胞の2つの細胞集団に分離できることを見出した。両細胞群とも増殖能およびIL-2産生能が低下し,免疫抑制能を有していたが,サイトカイン産生パターンが異なり,また抑制機能の特性に違いが認められた。これより経口摂取抗原によりこれらの細胞表面分子の発現パターンにより区別される2つ異なる調節性低応答化T細胞が誘導されることが示された。
(2)経口免疫寛容を誘導する抗原提示細胞の同定:ビオチン標識したタンパク質抗原を経口投与し,蛍光標識したアビジンを用いて,これを抗原提示する細胞を検出した。その結果,パイエル板B220^+樹状細胞が,経口投与抗原を抗原提示することが示唆された。
(3)無菌のT細胞抗原レセプタートランスジェニックマウスを作成し,解析した。その結果,腸管免疫系T細胞の抗原刺激に対するサイトカイン産生応答が腸内細菌の影響を受けることが示された。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2002 - 2004

【配分額】13,400千円 (直接経費: 13,400千円)

【研究分野】放射線科学

【研究領域課題番号】14370271 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

Hyperthermia / Heat sensitization / SAPK / JNK / DNA-PK / wortmannin / p53 / U937 Cells / Cell death / Apoptosis / 温熱 / シグナル伝達 / p53 null / U937細胞 / 細胞死、アポトーシス / 温熱高感受性 / Akt / Wortmannin / リン酸化特異抗体 / 細胞死 / セラミド / 温熱療法

【研究成果の概要】

本申請では、温熱感受性のメカニズム、温熱応答、特に細胞死に至るシグナル伝達と応答遺伝子、タンパク質を明らかにする。そして温熱治療に有用な感受性修飾法の開発を長期目標とする。細胞の生死は、p53経路と別に、細胞の生存・増殖に関わるMAPK(Mitogen activated protein kinase),AKT経路と細胞死に関わるSAPK(Stress activated protein kinase)経路のバランスによって決定されるという仮説について、p53がnullで機能していないが温熱高感受性のU937細胞を用い、以下の解明を行った。
1)温熱応答に至るセカンドメッセンジャー分子、上流のシグナル伝達経路について解明
2)シグナル伝達に続き誘導される遺伝子群や応答タンパクのうち、温熱応答、特に細死感受性に関与する因子
3)温熱細胞死におけるDNA-PKの役割とwortmanninの温熱増感への関与のメカニズム
以上の研究の中で、温熱処理などでアポトーシスを誘導する細胞において、既知分子量とは異なる52kDa(p52)のJNKが誘導されてくること。p52JNKの発現誘導は、p54JNKの発現量減少と関係関係があること、更にp52は、P54JNKのカスパーゼ-3,7による分解産物であることをカスパーゼ阻害剤、p54JNKのアミノ酸置換体により証明した。細胞死に至る経路としてJNKの活性化によりc-Mycが急速に減少し、特異的inhibitorなどでc-Mycの減少を起こすと細胞死が起こることを証明した。wortmanninが示す温熱増感作用のメカニズムに関して、リン酸化部位特異抗体を用いたwestern blottingを中心にした実験やJNKのdominant negative作用をもつ変異細胞を用いた実験等からAKT経路の抑制ではなく、SAPK/JNK経路の活性化の増強によると考えられる結果を得た。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2002 - 2003

【配分額】12,800千円 (直接経費: 12,800千円)

【研究分野】病態科学系歯学(含放射線系歯学)

【研究領域課題番号】13470400 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

一酸化窒素(NO) / シグナル伝達 / MAPキナーゼ / アポトーシス / stress

【研究成果の概要】

われわれは、NOによって活性化されるMAPキナーゼ系の癌化機構への関与について研究を遂行した結果、以下の2点を明らかにした。1)JNKならびにp38を制御するキナーゼであるASK1が、NOによって強く活性化されること、ASK1ノックアウトマウス由来の胎児線維芽細胞ではNOによるp38の早期の活性化が消失していることが分かった。このことから、NOによって活性化されるMAPキナーゼ系の制御分子の1つとしてASK1が重要な役割をもつことが示唆された。2)細胞内カルシウムの増加に伴ってASK1が活性化されることを見いだした。細胞内カルシウムの増加によるNOの産生増加や、逆にNOによるカルシウムの恒常性の調節といった現象が報告されていることから、NOとカルシウムシグナル伝達系とは密接なつながりをもつと考えられている。そこでNOによるASK1-MAPキナーゼ系の活性化へのカルシウムシグナルの関与を検討するため、カルシウムによるASK1の活性化機構を検討した。細胞内カルシウムの増加によるASK1の活性化はCaMKインヒビターKN-93によって抑制されること、ASK1はカルシウム刺激依存的にCaMKIIと結合すること、さらに、活性化したCaMKIIはin vitroにおいてASK1の活性化に必須の部位のリン酸化を引き起こすことが分かった。さらに、ASK1ノックアウトマウス由来の胎児由来線維芽細胞でのカルシウムによるp38の活性化は、NO発生剤を用いた際と同じように、刺激後、早期の相だけが減弱していることが明らかとなった。以上のことからASK1がCaMKIIを介したカルシウムシグナルによるp38の活性化に必須の機能をもつことが示唆された。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2001 - 2002

【配分額】13,700千円 (直接経費: 13,700千円)

【研究分野】細胞生物学

【研究領域課題番号】09480199 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

TGF-β / 骨形成因子 / 癌抑制遺伝子 / シグナル伝達 / 増殖抑制 / Smad / セリン・スレオニンキナーゼ / 遺伝子ターゲッテイング / レセプター / アクチビン / アポトーシス

【研究成果の概要】

1. Tkv結合蛋白質クローニングとその哺乳類細胞での機能解析:ショウジョウバエのセリン-スレオニンキナーゼ型レセプターであるThick veins(Tkv)に結合する蛋白質をtwo-hybrid法で検索し、DIAP1(Drosophila apoptosis inhibitor-1)をクローニングした。
2. Smadのシグナル伝達機構における役割:我々はSmadファミリーの分子をその構造と働きから、特異型、共有型、抑制型の3種類に分類できることを明らかにした。また新しいSmad分子であるSmad6をクローニングした。Smad6は他のSmadの作用を抑制する抑制型Smadであることが明らかとなった。
3. 骨形成因子のシグナル伝達におけるSmadの役割と遺伝子導入による解析:アデノウイルスベクターに組み込んだSmad1やSmad5を骨芽細胞前駆細胞に導入してその作用を調べた。Smad1やSmad5は単独で細胞に感染させても骨芽細胞への分化誘導活性は低いが、低濃度のBMPや活性化型レセプターを加えると、作用の劇的な増強が見られた。
4. TGF-βシグナルに関与するSmad3の変異体の機能解析と腫瘍形成能:Smad3の407番目のアスパラギン酸のグルタミン酸への変異を作り、その作用を検討した。変異型Smad3はTGF-βのシグナルを伝達しないだけでなく、優勢抑制型変異体として作用した。変異型Smad3を大量に発現している細胞ではTGF-βの増殖抑制作用に対し抵抗性になっていた。さらにこれらの細胞をコラーゲンゲルの上で3次元培養するとコラーゲンゲルの中に細胞が浸潤していく像が見られた。
5. シグナル伝達分子の遺伝子ターゲッテイング:BMPレセプターII型遺伝子およびSmad2のターゲッテイングを行った。いずれも発生初期の段階で致死的であった。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】1997 - 1998

【配分額】15,100千円 (直接経費: 15,100千円)

【研究分野】免疫学

【研究領域課題番号】09044264 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

サイトカイン / サイトカイン受容体 / シグナル伝達 / アポトーシス / 造血 / 生殖細胞 / 血管内皮細胞 / 発生 / オンコスタチンM / 血管内皮 / セルトリ細胞 / 始原生殖細胞 / 細胞増殖 / 細胞分化 / 細胞死 / 白血病

【研究成果の概要】

造血細胞の生存はサイトカインに依存しており、サイトカイン除去により細胞死が誘導される。我々はすでにこのサイトカインによる細胞死抑制機能にはサイトカインにより活性化されるRASが重要であることを示した。そこで、RASの変異体を用いてRAS下流のシグナル経路の解析を行い、RASはRAF/MAPキナーゼ経路とPI3キナーゼ経路の両方を介して細胞死を抑制していることを明かにした。一方、サイトカイン非存在下ではCaspase-3が活性化され、それがサイトカイン除去に伴う細胞死に重要であることも明らかにした。また、我々はサイトカインで誘導される分子としてオンコスタチンM(OSM)を同定していたので、その機能を検索した。造血発生の場として知られている胎生期のAGM(aorta/gonad/mesonephros)領域にOSMの発現を認め、マウスAGM領域の細胞を培養する系にてOSMが血球産生と血管内皮細胞の増殖を促進することを見いだし、OSMが血球と血管内皮に共通の前駆細胞hemangioblastsに作用する可能性を示した。さらに、この培養系を用いて、血球産生に必須な転写因子c-myb,AML-1の作用を解析した。また、OSMは生殖細胞とセルトリ細胞にも作用することを見いだした。さらに、マウスOSM受容体の生化学的解析およびマウスOSM受容体遺伝子クローニングにより、機能的な受容体の分子構造を明らかにし、ヒトOSMとの相違を明らかにした。

【研究種目】国際学術研究

【研究期間】1997 - 1998

【配分額】5,500千円 (直接経費: 5,500千円)

【研究分野】機能系基礎歯科学

【研究領域課題番号】08457495 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

TGF-β / TGF-βスーパーファミリー / GDF / BMP / セリン / スレオニンキナーゼ型受容体 / シグナル伝達 / アポトーシス

【研究成果の概要】

TGF-βスーパーファミリー遺伝子群は、個体発生ならびに癌化との関わりが、最近特に注目されている。しかしながら、30種類近くあるTGF-βスーパーファミリーリガンドとTGF-βスーパーファミリー受容体の間では、必ずしも1対1の相対関係が成立せず、複数のリガンドが異なる親和性をもって受容体を共有していることが知られている。このことは、TGF-βスーパーファミリーの多様な作用のメカニズムを解明する上で重要なポイントと考えられ、われわれは、本研究において、TGF-βスーパーファミリーにおけるリガンド受容体の明確な対応関係を明らかにすることならびにシグナル伝達経路を解明することを大きな目的として研究を行った結果、以下に示す成果を得た。1)新規セリン/スレオニンキナーゼ型受容体ならびに種々のタイプII受容体を、様々な組み合わせでCOS細胞に共発現させ、TGF-βスーパーファミリーリガンドとの結合能を、親和性架橋結合法ならびに非標識リガンドを用いた定量的結合検定法にて解析することにより、新たにBMPファミリーに属するGDF-5の受容体を同定した。2)TGF-βtype I受容体細胞内領域に変異導入を行うことにより、TGF-βの増殖抑制シグナルとマトリックス誘導シグナル伝達経路を分離しえた。3)BMPにより特異的に発現が誘導される遺伝子を同定するために未分化間葉系細胞を用い、differential display法を行なった結果、新規シグナル伝達分子、BORG(BMP/OP-responsive gene)のクローニングに至った。4)新規セリン/スレオニンキナーゼ、ASK1の解析を進めた結果、ASKIが、TNFや、様々なストレスによって誘導されるアポトーシスのシグナル伝達分子のひとつであることを明らかにした。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】1996

【配分額】6,300千円 (直接経費: 6,300千円)

【研究分野】広領域

【研究領域課題番号】07559018 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

サイトカイン / シグナル伝達 / 造血因子 / RAS / STAT / 細胞増殖 / 細胞分化 / 細胞死 / 造血 / JAK / レトロウイルス / アポトーシス / サイトカイン受容体 / JAKキナーゼ / 転写因子 / 分化

【研究成果の概要】

本研究では、IL-3/GM-CSFにより活性化される主要なシグナル経路であるRasとSTAT5の機能解析を行うとともに、それらの変異分子の作成と発現によるシグナル経路の制御法の開発を目指した。
サイトカインによる造血細胞の細胞死の抑制にRASの活性化が重要である。そこで、部分活性型RAS変異体を用いて細胞死抑制のシグナル解析を行った。その結果、RASはRAF/MAPキナーゼ経路とP13キナーゼ経路の両方を使って細胞死を抑制していることを明かにした。また、サイトカイン除去により誘導される細胞死においても、FASなどによる誘導的な細胞死と同様にCaspase-3が活性化されること、さらに、それがサイトカイン除去に伴う細胞死に重要であることを示した。しかし、RASによる細胞死の抑制とCaspaseの活性との関連は現在検討中である。
IL-3/GM-CSFなどの造血因子がSTAT5を活性化することを見出していたが、そのサイトカイン機能における役割は不明であった。そこで、STAT5の標的遺伝子のクローニングを行い、SH2ドメインのみをもつ新規分子CIS,IL-6ファミリーのサイトカインOncostatinM(OSM)などを得た。CISはSTAT5により誘導される分子でSH2ドメインによりチロシンリン酸化された受容体などに結合してサイトカインのシグナルを抑制する負の調節分子であることを証明した。また、OSMの発現および機能の解析から、OSMは血液幹細胞が発生するaorta/gonad/mesonephros(AGM)領域での発現が認められること、AGM由来の細胞の培養系にOSMを添加することで血液の産生が著しく増加することを見い出した。さらに、この培養系では血管内皮細胞の増殖もOSMにより促進されることなどから、OSMは血管内皮と血球の共通の前駆細胞であるhemangioblastに作用する可能性が示唆された。
優勢抑制型のSTAT5変異体を作成して、STAT5の機能を検討した。IL-3依存的に増殖するBaF3細胞に優勢抑制型STAT5を発現すると、IL-3依存的な細胞増殖が有為に抑制された。この結果はSTAT5で制御されている遺伝子が細胞増殖に関与していることを示唆する。一方、赤芽球系細胞株SKT6はEPOに応答して分子しヘモグロビンを産生する。この細胞にEPO受容体の変異体および優勢抑制型のSTAT5変異体を発現することで、STAT5の活性化がEPOによる赤芽球分化において重要であることが示された。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】1995 - 1997

【配分額】7,600千円 (直接経費: 7,600千円)

【研究分野】広領域

【研究領域課題番号】07409001 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

サイトカン / サイトカン受容体 / シグナル伝達 / 造血 / アポトーシス / 分化 / RAS / STAT / サイトカイン / サイトカイン受容体 / 血管内皮 / 発生 / 誘導遺伝子 / 細胞分化 / 造血因子 / JAK / Ras / 幹細胞 / 造血細胞 / 増殖 / 細胞死 / キナーゼ / 細胞増殖

【研究成果の概要】

IL-3/GM-CSF/IL-5受容体の変異体を使ったシグナルの解析からRASとSTAT5という二つの主要なシグナル伝達経路が明らかになってきたので、これらの活性化とサイトカイン機能との関連を中心に研究を展開した。造血細胞はその増殖だけでなく、生存にもサイトカインによる刺激を必要としており、RASの活性化は造血細胞においては細胞死の抑制に重要であることを明らかにした。さらに、RASはRAF/MAPキナーゼ経路とPI3キナーゼ経路の両方を使って細胞死を抑制していること、またサイトカイン除去による細胞死にもcaspaseが関与することなどを明かにした。一方、多くのサイトカインはSTAT5を活性化するが、その生理的意義を明らかにするために、STAT5誘導性遺伝子の分離を行い、SH2ドメインをもつ新規シグナル分子CIS,IL-6ファミリーのサイトカインOncostatin M(OSM)などを同定した。CISはサイトカインのシグナルをnegativeに制御する分子であることを示した。優勢抑制型のSTAT5変異体を用いた実験から、STAT5が造血細胞の細胞あるいは赤芽球分化に重要な機能をもつことを明らかにした。さらに、STAT5とRASによるシグナル経路がクロストークすることも示した。STAT5誘導遺伝子として同定されたOSMの機能の検索を行い、胎生期での血球発生過程や生殖細胞などに作用があることを示した。また、遺伝子クローニングによりOSM受容体の分子構造も明らかにした。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】1995 - 1998

【配分額】36,500千円 (直接経費: 36,500千円)

【研究分野】病体医化学

【研究領域課題番号】07557334 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

TGF-β / レセプター / 癌抑制遺伝子 / シグナル伝達 / 増殖抑制 / Smad / セリン・スレオニンキナーゼ / アポトーシス / セリン-スレオニン・キナーゼ / アクチビン / 免疫抑制剤 / cDNAクローニング / セリン-スレオニンキナーゼ

【研究成果の概要】

β型トランスフォーミング増殖因子(TGF-β)は細胞の増殖を抑制するほか多彩な作用をもった生理活性物質である。TGF-βは二種類のセリン-スレオニンキナーゼ型レセプター(I型、II型)によってシグナルを伝達し、細胞内ではSmadという蛋白質を介してシグナルを伝達する。本研究では以下のプロジェクトについて研究を行った。
1)TGF-βI、II型レセプターの種々の疾患における発現:網膜芽細胞腫や扁平上皮癌、前立腺癌などを中心にレセプターの発現と変異の有無を検討した。網膜芽細胞腫の培養細胞株ではII型レセプターの発現を認めないが、分化にともない発現が見られた。II型レセプターのプロモーター領域には変異は見られなかった。またI型レセプターにも異常があることが示唆されたが、Smadには異常は見られなかった。前立腺癌でもI、II型レセプターの発現の低下を認めた。
2)TGF-βレセプターの細胞内基質の同定とcDNAクローニング:酵母を用いたtwohybrid法により、ショウジョウバエのI型レセプターThick veinsの基質となるペプチドしてDIAP1(Drosophila inhibitor of apoptosis-1)をクローニングした。
3)シグナル伝達分子Smadの作用と疾患における異常の検討:TGF-βレセプターのシグナル伝達分子Smad2の異常を同定するため、遺伝子構造の決定を行った。さらにSmad2にはエクソン3が転写されないタイプのものが存在することを明かにした。エクソン3のないSmad2はこれをもつものよりも活性が高い可能性が示唆された。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】1995 - 1997

【配分額】7,900千円 (直接経費: 7,900千円)