SMADとリンパエンハンサー結合因子1/T細胞特異的因子との関連は、形質転換成長因子ベータおよびWNT経路による協同的シグナル伝達を媒介します

変換成長因子ベータ（TGFBETA）およびWNT/WINGLESS経路は、発達中の組織仕様において極めて重要な役割を果たします。TGFBETAスーパーファミリーシグナルのエフェクターであるSMADの活性化は、細胞質から核へのSMAD転写を引き起こし、そこで標的遺伝子発現を調節する転写共同導入器として作用します。Wnt/Winglessシグナルは、DNA結合HMGボックス転写因子リンパエンハンサー結合因子1/T細胞特異的因子（LEF1/TCF）およびそのコアクチベーターベータカテニンによって媒介されます。ここでは、SMAD3がLEF1のHMGボックスドメインと物理的に相互作用し、TGFBETAおよびWNT経路が相乗してXenopus Homeobox Gene Twin（XTWN）の転写を活性化することを示します。プロモーターの特定のSMADおよびLEF1/TCF DNA結合部位の破壊は、プロモーターの相乗的活性化を廃止します。この観察と一致して、SMAD部位をTGFBETAに感受性LEF1/TCFターゲット遺伝子に導入すると、プロモーターに対する協同組合TGFBETAおよびWNT応答性が付与されます。さらに、LEF1/TCF標的遺伝子のTGFBETA依存性の活性化が、LEF1/TCFへのベータカテニン結合がない場合に発生し、XTWNプロモーターのSMADおよびLEF1/TCF DNA結合部位の両方が必要であることを実証します。したがって、我々の結果は、TGFBETAおよびWNTシグナル伝達経路がLEF1/TCF標的遺伝子を独立または協調的に調節できることを示し、これらの経路が標的遺伝子をどのように相乗的に活性化できるかのモデルを示唆しています。

The transforming growth factor-beta (TGFbeta) and Wnt/wingless pathways play pivotal roles in tissue specification during development. Activation of Smads, the effectors of TGFbeta superfamily signals, results in Smad translocation from the cytoplasm into the nucleus where they act as transcriptional comodulators to regulate target gene expression. Wnt/wingless signals are mediated by the DNA-binding HMG box transcription factors lymphoid enhancer binding factor 1/T cell-specific factor (LEF1/TCF) and their coactivator beta-catenin. Herein, we show that Smad3 physically interacts with the HMG box domain of LEF1 and that TGFbeta and Wnt pathways synergize to activate transcription of the Xenopus homeobox gene twin (Xtwn). Disruption of specific Smad and LEF1/TCF DNA-binding sites in the promoter abrogates synergistic activation of the promoter. Consistent with this observation, introduction of Smad sites into a TGFbeta-insensitive LEF1/TCF target gene confers cooperative TGFbeta and Wnt responsiveness to the promoter. Furthermore, we demonstrate that TGFbeta-dependent activation of LEF1/TCF target genes can occur in the absence of beta-catenin binding to LEF1/TCF and requires both Smad and LEF1/TCF DNA-binding sites in the Xtwn promoter. Thus, our results show that TGFbeta and Wnt signaling pathways can independently or cooperatively regulate LEF1/TCF target genes and suggest a model for how these pathways can synergistically activate target genes.