アフリカツメガエル中胚葉誘導におけるマップキナーゼカスケードの関与

マイトジェン活性化プロテインキナーゼ（MAPK）は、さまざまなシグナル伝達経路でMAPKキナーゼ（MAPKK）によって活性化されます。このキナーゼカスケードは、細胞の増殖と分化で機能することが示されていますが、初期の脊椎動物の発達におけるその役割はまだ調査されていません。初期の脊椎動物の胚形成中に、中胚葉の誘導とパターン化は、線維芽細胞成長因子（FGF）ファミリーのメンバーや形質転換成長因子ベータ科のメンバーなどの細胞間因子からのシグナルによって決定されると考えられています。ここでは、MAPKKの構成的に活性な変異体をコードするmRNAのマイクロインジェクションまたはMAPKKキナーゼであるSte11の構成的に活性な形態をコードするmRNAが、外種胚からの外胚葉脱植片における中胚葉の中胚葉の誘導につながることを示します。さらに、MAPKホスファターゼ-1（MKP-1、CL100とも呼ばれる）の発現は、成長因子刺激中胚葉誘導をブロックします。さらに、Cl100 mRNAを2細胞期胚に注入すると、胃挿入および後発達に重度の欠陥が発生します。CL100によって引き起こされる効果は、野生型MAPK mRNAの共噴射によって救助できます。したがって、MAPKカスケードは、特に中胚葉誘導中に、初期の脊椎動物胚形成において重要な役割を果たす可能性があります。

Mitogen-activated protein kinase (MAPK) is activated by MAPK kinase (MAPKK) in a variety of signaling pathways. This kinase cascade has been shown to function in cell proliferation and differentiation, but its role in early vertebrate development remains to be investigated. During early vertebrate embryogenesis, the induction and patterning of mesoderm are thought to be determined by signals from intercellular factors such as members of the fibroblast growth factor (FGF) family and members of the transforming growth factor-beta family. Here we show that the microinjection of either mRNA encoding a constitutively active mutant of MAPKK or mRNA encoding a constitutively active form of STE11, a MAPKK kinase, leads to the induction of mesoderm in ectodermal explants from Xenopus embryos. Moreover, the expression of MAPK phosphatase-1 (MKP-1, also called CL100) blocks the growth factor-stimulated mesoderm induction. Furthermore, injection of CL100 mRNA into two-cell stage embryos causes severe defects in gastrulation and posterior development. The effects induced by CL100 can be rescued by co-injection of wild-type MAPK mRNA. Thus, the MAPK cascade may play a crucial role in early vertebrate embryogenesis, especially during mesoderm induction.