セリン／スレオニンキナーゼBUB1のキナーゼ活性はTGF-βシグナル伝達を促進する

Sci. Signal., 6 January 2015
Vol. 8, Issue 358, p. ra1
DOI: 10.1126/scisignal.2005379

Shyam Nyati^1,2, Katrina Schinske-Sebolt², Sethuramasundaram Pitchiaya^3,4, Katerina Chekhovskiy², Areeb Chator², Nauman Chaudhry², Joseph Dosch⁵, Marcian E. Van Dort⁵, Sooryanarayana Varambally⁶, Chandan Kumar-Sinha^6,7, Mukesh Kumar Nyati², Dipankar Ray², Nils G. Walter^3,4, Hongtao Yu^8,9, Brian Dale Ross^1,5, and Alnawaz Rehemtulla^1,2,*

¹ Center for Molecular Imaging, University of Michigan, Ann Arbor, MI 48109, USA.
² Department of Radiation Oncology, University of Michigan, Ann Arbor, MI 48109, USA.
³ Single Molecule Analysis in Real-Time (SMART) Center, University of Michigan, Ann Arbor, MI 48109, USA.
⁴ Department of Chemistry, University of Michigan, Ann Arbor, MI 48109, USA.
⁵ Department of Radiology, University of Michigan, Ann Arbor, MI 48109, USA.
⁶ Department of Pathology, University of Michigan, Ann Arbor, MI 48109, USA.
⁷ Michigan Center for Translational Pathology, University of Michigan, Ann Arbor, MI 48109, USA.
⁸ Howard Hughes Medical Institute, University of Texas Southwestern Medical Center, Dallas, TX 75390, USA.
⁹ Department of Pharmacology, University of Texas Southwestern Medical Center, Dallas, TX 75390, USA.

* Corresponding author. E-mail: alnawaz@med.umich.edu

要約 トランスフォーミング増殖因子β（TGF-β）シグナル伝達は、発育および疾患に寄与する細胞の増殖および分化を制御する。TGF-βに結合すると、I型受容体（TGFBRI）は、TGFBRIIに結合し、転写因子SMAD2およびSMAD3の活性化をもたらす。ヒトキノームのRNA干渉スクリーニングおよびTGFBR活性の生細胞レポーターを用いて、われわれは、BUB1（budding uninhibited by benzimidazoles-1）キナーゼをTGF-βシグナル伝達の鍵となるメディエーターとして同定した。BUB1はTGF-βの存在下でTGFBRIと相互作用し、TGFBRIとTGFBRIIのヘテロ二量体化を促進した。さらに、BUB1はTGFBRIIと相互作用したことから、三元複合体の形成が示唆された。BUB1をノックダウンすると、SMAD3の受容体複合体への動員、SMAD2およびSMAD3のリン酸化ならびにSMAD4との相互作用、SMAD依存性転写、ならびに上皮間葉転換（EMT）、遊走および侵襲を含む、TGF-βを介した細胞表現型の変化が抑制された。BUB1のノックダウンは、AKTキナーゼおよびp38 MAPK（マイトジェン活性化プロテインキナーゼ）を介した非典型的TGF-βシグナル伝達も損なった。BUB1がTGF-βシグナル伝達を促進する能力は、BUB1のキナーゼ活性に依存した。BUB1キナーゼ活性の小分子阻害剤（2OH-BNPP1）とBUB1のキナーゼ欠損変異体は、様々な正常およびがん細胞株において、TGF-βシグナル伝達および三元複合体の形成を抑制した。肺がん異種移植片を有するマウスに2OH-BNPP1を投与すると、腫瘍組織でリン酸化されたSMAD2の量が減少した。これらの結果から、BUB1は、細胞周期制御や染色体接着における確立された機能を超えた役割で、TGF-β経路においてキナーゼとして機能することが示された。

S. Nyati, K. Schinske-Sebolt, S. Pitchiaya, K. Chekhovskiy, A. Chator, N. Chaudhry, J. Dosch, M. E. Van Dort, S. Varambally, C. Kumar-Sinha, M. K. Nyati, D. Ray, N. G. Walter, H. Yu, B. D. Ross, and A. Rehemtulla, The kinase activity of the Ser/Thr kinase BUB1 promotes TGF-β signaling. Sci. Signal. 8, ra1 (2015).