Molecular mechanisms of ALK1 signalling suppression of VEGF signalling during vascular development

血管发育过程中 ALK1 信号抑制 VEGF 信号的分子机制

• 批准号: 22K15361
• 负责人: 原田 恭弘
• 金额: $ 3万
• 依托单位: National Cardiovascular Center Research Institute
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K15361/
• 关键词: ALK1シグナル; VEGFシグナル; シグナル間相互作用; 血管発生; 内皮細胞

血管シグナル伝達異常は先天性心血管疾患や難治性血管病の発症に直結し、虚血性疾患・癌における病的血管新生にも関与する。ALK1シグナル伝達系の受容体・リガンド・関連因子の遺伝子変異はオスラー病・肺動脈性肺高血圧症などの原因・素因となり、ALK1シグナル欠損がVEGFシグナルの過剰な活性化を誘発させることが明らかになっているが、ALK1シグナル下流でVEGFシグナルの抑制を直接的に制御する因子は不明のままである。申請者らはALK1シグナルによって発現亢進を示す下流遺伝子群の網羅的探索を行い、新規下流因子、かつ初めてのリン酸化酵素としてSGK1を同定した。本研究では、現在進行中の血管内皮細胞における新規SGK1基質探索の結果を踏まえ、特にALK1シグナルとVEGFシグナルとの相互作用に注目して、SGK1とSGK1基質の内皮細胞機能制御における意義を明らかにすることを試みる。本研究で明らかになる分子メカニズムは、オスラー病などのALK1シグナル関連心血管病の発症機序を明らかにし、新規の治療ターゲットの同定にも繋がることが期待される。培養血管内皮細胞HUVECにおける活性化型SGK1の強制発現を行い、リン酸化プロテオーム解析および個別解析によってVEGFシグナル下流因子群のリン酸化による活性化の低下を確認した。この結果は、SGK1によるVEGFシグナル全体に対する抑制機構の存在を示唆するものであり、今後も個別検証を継続する。また、リン酸化プロテオーム解析の結果、恒常活性型によってSGK1コンセンサス配列（R-X-R-X-X-S/T）にリン酸化を生じた19種類の新規基質候補を見出した。これらリン酸化サイトの機能はいずれも未知であった。基質候補について個別のin vitro kinase assayによる検証を行い、内皮SGK1の新規基質同定を試みる。

血管信号异常与先天性心血管疾病和难治性血管疾病的发病直接相关，也参与缺血性疾病和癌症的病理性血管生成。研究表明，ALK1信号转导系统的受体、配体和相关因子的基因突变会导致或诱发奥斯勒病和肺动脉高压，而ALK1信号缺陷会导致VEGF信号过度激活。控制 ALK1 信号下游 VEGF 信号的抑制仍然未知。申请人对一组被ALK1信号上调表达的下游基因进行了全面的搜索，并确定SGK1是一种新的下游因子和第一个磷酸化酶。在本研究中，基于目前在血管内皮细胞中寻找新型SGK1底物的结果，我们将阐明SGK1和SGK1底物在调节内皮细胞功能中的重要性，特别关注ALK1信号和VEGF信号之间的相互作用。尝试这样做。这项研究揭示的分子机制有望阐明奥斯勒病等 ALK1 信号相关心血管疾病的发病机制，并确定新的治疗靶点。我们在培养的血管内皮细胞HUVEC中强制表达活化的SGK1，并通过磷酸化蛋白质组分析和个体分析证实了由于VEGF信号下游因子磷酸化而导致的活化减少。这一结果表明SGK1对VEGF信号整体上存在抑制机制，未来我们将继续进行个体验证。此外，磷酸化蛋白质组分析的结果是，我们发现了 19 个新的候选底物，由于其组成型活性形式，它们在 SGK1 共有序列 (R-X-R-X-X-S/T) 处被磷酸化。这些磷酸化位点的功能尚不清楚。我们将使用体外激酶测定检查各个候选底物，并尝试鉴定内皮 SGK1 的新底物。