TGF-βに応答した初期リン酸化プロテオームとその後のプロテオームの変化に関する時間分解分析

Sci. Signal., 22 July 2014
Vol. 7, Issue 335, p. rs5
DOI: 10.1126/scisignal.2004856

Rochelle C. J. D'Souza^1,*, Anna M. Knittle^2,3, Nagarjuna Nagaraj¹, Maarten van Dinther², Chunaram Choudhary^1,4, Peter ten Dijke², Matthias Mann^1,4, and Kirti Sharma^1,†

¹ Department of Proteomics and Signal Transduction, Max Planck Institute of Biochemistry, Am Klopferspitz 18, D-82152 Martinsried, Germany.
² Department of Molecular Cell Biology, Cancer Genomics Centre Netherlands, Leiden University Medical Center, Postbus 9600, 2300 RC Leiden, the Netherlands.
³ Department of Medical Biochemistry and Genetics, and Turku Doctoral Program of Biomedical Sciences, University of Turku, FI-20520 Turku, Finland.
⁴ Novo Nordisk Foundation Center for Protein Research, Faculty of Health Sciences, University of Copenhagen, Blegdamsvej 3b, 2200 Copenhagen, Denmark.

^† Corresponding author. E-mail: kisharma@biochem.mpg.de

* Present address: Diabetes and Obesity Program, Garvan Institute of Medical Research, 384 Victoria Road, Darlinghurst, New South Wales 2010, Australia.

トランスフォーミング増殖因子-β（TGF-β）のシグナル伝達は、正常な生理的条件および発生、ならびにがんなどの病的条件下でも、上皮間葉転換（EMT）を誘発することで細胞運動を促進する。われわれは、TGF-β刺激に対してEMTおよび細胞周期停止が生じた培養ヒトケラチノサイトのプロテオームおよびリン酸化プロテオームの変化について、時間分解分析を行った。TGF-βにより調節される2079種のタンパク質と2892のリン酸化部位に生じた、顕著な変化を定量化した。また、細胞分裂停止反応、細胞外マトリックスのリモデリング、ならびに上皮の脱分化などのTGF-β誘発性細胞プロセスに関わることが知られる、数種のタンパク質を同定した。さらに、これまでTGF-βシグナル伝達との関連性が示されていなかった、小胞輸送などその他の細胞機能に関わるタンパク質を同定した。TGF-βに対する多数の応答は、TGF-β受容体複合体によるSMADファミリーの転写調節因子のリン酸化を介しているが、われわれは、タンパク質リン酸化の変化が速やかな動態を示すことを観察した。このことは、多くの応答が、SMAD非依存性のTGF-βシグナル伝達を介していることを示唆している。タンパク質の存在量とリン酸化の変化の複合解析、ならびにタンパク質の相互作用と転写制御に関する知識から、細胞挙動のTGF-β誘発性変化の根底にある動的シグナル伝達イベントが網羅的に示された。われわれのデータは、TGF-βにより刺激された上皮細胞において、初期のシグナル伝達は増殖促進性と抗増殖性の混合シグナルであり、一方で後期のシグナル伝達は主に増殖を阻害していることを示唆している。

R. C. J. D'Souza, A. M. Knittle, N. Nagaraj, M. van Dinther, C. Choudhary, P. ten Dijke, M. Mann, and K. Sharma, Time-resolved dissection of early phosphoproteome and ensuing proteome changes in response to TGF-β. Sci. Signal. 7, rs5 (2014).