発生におけるカスパーゼ活性の可視化と生体機能の遺伝学的解析

• Project/Area Number: 16027209
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 三浦 正幸 東京大学, 大学院・薬学系研究科, 教授 (50202338)
• Project Period (FY): 2004 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥6,000,000 (Direct Cost: ¥6,000,000); Fiscal Year 2005: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2004: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000)
• Keywords: カスパーゼ / ショウジョウバエ / 細胞分化 / 遺伝学 / 細胞死 / FRET / 外感覚器 / 細胞運命 / 神経細胞

Research Abstract

細胞死実行に中心的な役割を果たすカスパーゼは細胞死刺激を受けて活性化するシステインプロテアーゼである。カスパーゼの活性化ダイナミクスを感度よくモニターすることが出来れば、組織でのカスパーゼ活性化初期過程をも検出することができ、細胞死のみならずカスパーゼの発生における生理機能の解析が飛躍的に進むと期待される。本研究ではカスパーゼの活性化状態を生体レベルでリアルタイムに検出することによって、発生過程でのカスパーゼシグナルのダイナミクスを記載し、細胞死やカスパーゼの活性化によって引き起こされる生理現象を理解することを目標としている。活性化型カスパーゼの検出を生体内で生きたまま解析するための強力なプローブを、蛍光蛋白質を用いたFRET(蛍光共鳴エネルギー移動)を利用する方法を用いて構築した。我々はFRETのドナーにECFPを、アクセプターにVenusを用い、両蛍光たんぱく質にカスパーゼ切断至適配列DEVDを挿入した新規カスパーゼ3 indicator 「SCAT3」を開発し、このペアを採用することで細胞内で安定的にカスパーゼ活性化の解析を可能にした。個体でのカスパーゼ活性化部位を調べる目的でUAS-Gal4システムにてSCAT3を発現するトランスジェニックショウジョウバエを作製した。カスパーゼ活性化因子Dapaf-1変異体ではショウジョウバエ小楯板の剛毛増加が観察されることからこの領域でカスパーゼの活性化が起こっていて、剛毛の発生に関与することが考えられた。そこで、Scabrous-Gal4を用いて剛毛前駆細胞でSCAT3を発現させたところ、翅成虫原基でのScabrous陽性細胞クラスターで弱いながらカスパーゼの活性化が検出された。翅成虫原基における死細胞をTUNEL法で観察するとScabrous陽性細胞クラスターには殆どシグナルが観察されず、Scabrous陽性細胞クラスター内でのカスパーゼ活性化は細胞死以外の機能を持っことが予想された。

Research Products

• [Journal Article] Role of 14-3-3γ in FE65-dependent gene transactivation mediated by the APP cytoplasmic fragment. (2005)
  • Author(s): Sumioka, A., Nagaishi, S., Yoshida, T., Lin, A., Miura, M., Suzuki, T.
  • Journal Title: J.Biol.Chem. 280 Pages: 42364-42374
• [Journal Article] Gain-of-function screen identifies a-role of the Sec61α translocon in Drosophila postmitotic neurotoxicity. (2005)
  • Author(s): Kanuka, H., Hiratou, T., Igaki, T., Kanda, H., Kuranaga, E., Sawamoto, K., Aigaki, T., Okano., H., Miura, M.
  • Journal Title: BBA 1726 Pages: 225-237
• [Journal Article] Drosophila caspase transduces Shaggy/GSK-3β kinase activity in neural precuorsor development. (2005)
  • Author(s): Kanuka, H., Kuranaga, E., Takemoto, K., Hiratou, T., Okano, H., Miura, M.
  • Journal Title: EMBO J. 24 Pages: 3793-3806
• [Journal Article] Bax-like protein Drob-1 protects neurons from expanded polyglutamine-induced toxicity in Drosophila. (2005)
  • Author(s): Senoo-Matsuda, N., Igaki, T., Miura, M.
  • Journal Title: EMBO J. 24 Pages: 2700-2713
• [Journal Article] Targeted expression of anti-apoptotic protein p35 in oligodendrocytes reduces delayed demyelination and functional impairment after spinal cord injury. (2005)
  • Author(s): Tamura, M., Nakamura, M., Ogawa, Y., Toyama, Y., Miura, M., Okano, H.
  • Journal Title: Glia 51 Pages: 312-321
• [Journal Article] Isolation of gene sets affected specifically by polyglutamine expression : implication of the TOR signaling pathway in neurodegeneraton. (2005)
  • Author(s): Nelson, B., Nishimura, S., Kanuka, H., Kuranaga, E., Inoue, M., Hori, G., Nakahara, H., Miura, M.
  • Journal Title: Cell Death Diff. 12 Pages: 1115-1123
• [Journal Article] A novel function of neuronal PAS domain protein 1 (NPAS1) in erythropoietin expression in neuronal cells. (2004)
  • Author(s): Ohsawa, S., Hamada, S., Kakinuma, Y., Yagi, T., Miura, M.
  • Journal Title: J.Neurosci.Res. 79 Pages: 451-458
• [Journal Article] Neurotoxic effects of lipopolysaccharide on nigral dopaminergic neurons are mediated by microglial activation, interleukin-1β and expression of caspase-11 in mice. (2004)
  • Author(s): Arai, H., Furuya, T., Yasuda, T., Miura, M., Mizuno, Y., Mochizuki, H.
  • Journal Title: J.Biol.Chem. 279 Pages: 51647-51653
• [Journal Article] A mechanism of impaired mobility of oligodendrocyte progenitor cells by tenascin C through modification of Wnt signaling. (2004)
  • Author(s): Kakinuma, Y., Saitoh, F., Osawa, S., Miura, M.
  • Journal Title: FEBS Lett. 568 Pages: 60-64
• [Journal Article] A sulfatase regulating the migratory potency of oligodendrocyte progenitor cells through tyrosine phosphorylation of β-catenin. (2004)
  • Author(s): Kakinuma, Y., Saitoh, F., Ohsawa, S., Furuichi, T., Miura, M.
  • Journal Title: J.Neurosci.Res. 77 Pages: 653-661
• [Journal Article] Genetic analysis for JNK-mediated apoptosis. (2004)
  • Author(s): Kuranaga, E., Miura, M.
  • Journal Title: Acta.Histochem.Cytochem. 37 Pages: 223-226
  • NAID: 110003144383
• [Journal Article] Regulatory roles of JNK in programmed cell death. (2004)
  • Author(s): Kanda, H., Miura, M.
  • Journal Title: J.Biochem. 136 Pages: 1-6
  • NAID: 10016200490