도쿄대학의 연구그룹은 손가락이 5개로 유지되기 위해 중요한 소닉 헤지호그(SHH) 단백질의 농도 구배의 형성 원리를 처음으로 밝혔다.

 SHH 단백질은 형태 형성 인자(모르포겐)의 하나로, 발생의 초기 단계에서 조직 내에 농도 구배를 형성함으로써 그 농도가 말하면 좌표가 되어 생체 내에서 기관의 형태를 결정하는 역할을 하고 있다.

 이번에 이 그룹은 세포내에서 물질의 수송을 담당하는 키네신 분자 모터인 KIF3B의 기능부전 마우스에서는 태아기의 사지의 원기인 체지아에서 SHH 단백질의 농도 구배가 무너져 다지증 되는 것을 우연히 발견했다.일반적으로 마우스의 사지 싹의 SHH 단백질은 중심부에서 집합체로 존재하고 바깥 쪽 가장자리에서 작은 입자로 확산되는 반면, 다지증 마우스의 SHH 단백질은 전체 사지 싹 (중심 부에서도 외연부에서도) 작은 입자로서 확산하고 있었다고 한다.

 이 SHH 단백질의 다른 행동에 대해 PI3K 신호 전달이 관여하는 것을 발견했다.일반적으로, KIF3B가 PI3K 신호를 종결시키는 효소(Talpid3)를 운반하여 활성화함으로써, 체지아의 중심 영역에서는 PI3K 신호가 약해지고, SHH 단백질은 집합체에 포착된다.그러나 KIF3B 기능부전 마우스에서는 Talpid3의 수송부전에 의해 PI3K 신호가 활성화되기 때문에 SHH 단백질은 세포외로 방출되어 확산한다고 한다.

 이 메커니즘을 바탕으로 연구 그룹은 SHH 단백질 농도 구배 형성의 "육상 경기장 모델"을 제안했다.체지아는 외연부의 「주로」와 중심부의 「모래장」의 3층으로 이루어진 트럭으로 간주한다. PIXNUMXK 신호 강도는 주로에서는 높지만 모래장에서는 낮고, 모래장에는 SHH 단백질을 세포내에 트랩하는 구조가 생긴다. SHH 단백질은 주로를 진행하면서 모래장에 조금씩 트랩되어 가므로 SHH 농도 구배가 만들어진다고 설명했다.

 SHH 농도 구배가 어떻게 이루어질 수 있는지의 해명은 인간의 몸이 어떻게 만들어지는지의 근본 원리로 이어지는 성과이다.또한 SHH 단백질의 분비 제어 기구는 항암제의 개발 등 다양한 임상에의 응용도 기대된다고 한다.

논문 정보:【Developmental Cell】KIF3B promotes a PI3K signaling gradient causing changes in a Shh protein gradient and suppressing polydactyly in mice

도쿄 대학

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