Smoothenedの逐次的リン酸化はヘッジホッグシグナルを段階的に伝達する

Sci. Signal., 5 July 2011
Vol. 4, Issue 180, p. ra43
[DOI: 10.1126/scisignal.2001747]

Ying Su*, Jason K. Ospina*, Junzheng Zhang*, Andrew P. Michelson, Adam M. Schoen, and Alan Jian Zhu^†

Department of Cell Biology, Lerner Research Institute, Cleveland Clinic, Cleveland, OH 44195, USA.

* These authors contributed equally to this work.

† To whom correspondence should be addressed. E-mail: zhua@ccf.org

要約：モルフォゲンであるヘッジホッグ（Hh）の発生における勾配の正しい解釈には、Hhシグナル伝達アクチベーターのSmoothened（Smo）のリン酸化が必要である。しかし、Smoが段階的にHhシグナルを伝達する分子機構はあまり分かっていない。われわれは、異なるフォスファターゼによる特定のリン酸化残基でのSmoのリン酸化状態の調節が、Hhシグナル伝達の閾値の違いを作り出すことを示す。Smoのリン酸化は3',5'-アデノシン一リン酸（cAMP）依存性プロテインキナーゼ（PKA）によって開始され、カゼインキナーゼI（CKI）によってさらに促進された。われわれは、プロテインホスファターゼ1（PP1）が、PKAによってリン酸化されたSmoを直接に脱リン酸化して、中間濃度のHhによるシグナル伝達を低下させるのに対して、PP2AはPKAで開始され、CKIでリン酸化されたSmoを特異的に脱リン酸化して、高濃度のHhによるシグナル伝達を制限することを発見した。われわれは、逐次的リン酸化を受けたSmoの種類と段階的なHh活性との間の機能的な関連性も立証した。このことより、われわれは、モルフォゲン濃度の正確な解釈が、発生シグナル伝達にとって不可欠なアクチベーターのリン酸化状態のフォスファターゼによる多彩な調節によってもたらされるという逐次的リン酸化モデルを提唱する。

Y. Su, J. K. Ospina, J. Zhang, A. P. Michelson, A. M. Schoen, A. J. Zhu, Sequential Phosphorylation of Smoothened Transduces Graded Hedgehog Signaling. Sci. Signal. 4, ra43 (2011).