神経変性・細胞死を抑制するプロテアソーム活性化因子の遺伝学的解析

• Project/Area Number: 17790256
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Experimental pathology
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 倉永 英里奈 The University of Tokyo, 大学院・薬学系研究科, 講師 (90376591)
• Project Period (FY): 2005 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2007: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000); Fiscal Year 2006: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000); Fiscal Year 2005: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
• Keywords: プロテアソーム / ショウジョウバエ / スクリーニング / 神経変性疾患 / モデル生物 / 神経変性 / 細胞死シグナル / 神経細胞死 / カスパーゼ

Research Abstract

多くの神経変性疾患において、細胞内の異常タンパク質の凝集・蓄積とそれに伴う神経細胞死が共通する病態としで知られている。通常細胞内の異常タンパク質は、タンパク質分解機構の一つであるユビキチンプロテアソームシステム(UPS)によって分解され細胞内の恒常性が維持されているが、UPSが正常に働かない場合、細胞内の異常タンパク質は凝集体を形成して神経変性や神経細胞死を引き起こすことが明らかになりつつある。しかしながら、実際にプロテアソーム活性の変化と神経変性疾患の関与に関して、in vivoで解析を行った研究はこれまでに少ない。我々は、ショウジョウバエをモデル生物として用いて、in vivoにおける神経変性とプロテアソーム活性の関与を示すことを試みた。これまでに行った神経変性抑制因子の過剰発現型スクリーニングにより、DANC系統を同定した。DANC系統による抑制型表現系の原因を特定するために、DANC系統がコードする遺伝子の探索を行ったところ、その候補に26Sプロテアソームの構成因子であるRpn11が同定された。DANC系統ではRpn11の過剰発現により、神経変性の抑制表現型が得られたと考えられる。Rpn11がプロテアソーム構成因子であることからプロテアソーム活性に着目し、ショウジョウバエ個体におけるプロテアソーム活性を測定したところ、DANC系統及びRpn11発現系統において恒常的にプロテアソーム活性が上昇しているという結果を得た。また、ショウジョウバエにおいてRpn11遺伝子のノックダウンを行ったところ、プロテアソーム活性の減少・神経変性様表現系の表出が確認されたことから、in vivoにおける神経変性とプロテアソーム活性の変化が密接に関係していることが示唆された。本研究の成果は、現在投稿準備中である。

Research Products

• [Journal Article] DIAP2 functions as a mechanism-based regulator of drICE that contributes to the caspase activity threshold in living cells. (2007)
  • Author(s): Ribeiro PS, Kuranaga E, Tenev T, Leulier F, Miura M, Meier P.
  • Journal Title: J Cell Biol. 179 Pages: 1467-1480
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Local initiation of caspase activation in Drosophila salivary gland programmed cell death in vivo. (2007)
  • Author(s): Takemoto, K., Kuranaga, E., Tonoki, A., Nagai, T., Miyawaki, A., and Miura, M.
  • Journal Title: Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 104 Pages: 13367-72
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Tumor Suppressor CYLD regulates JNK-induced cell death in Drosophila. (2007)
  • Author(s): Xue, L., Igaki, T., Kuranaga, E., Kanda, H., Miura, M., and Xu, T.
  • Journal Title: Developmental Cell 13 Pages: 446-454
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Nonapoptotic functions of caspases : caspases as regulatory molecules for immunity and cell-fate determination. (2007)
  • Author(s): Kuranaga E, Miura M.
  • Journal Title: Trends Cell Biol. 17 Pages: 135-144
• [Journal Article] Drosophila IKK-related kinase regulates nonapoptotic function of caspases via degradation of IAPs. (2006)
  • Author(s): E.Kuranaga, H.Kanuka, A.Tonoki, K.Takemoto, T.Tomioka, M.Kobayashi, S.Hayashi, M.Miura
  • Journal Title: Cell 126 Pages: 583-596
• [Journal Article] IKKe regulates F actin assembly and interacts with Drosophila IAP1 in cellular morphogenesis. (2006)
  • Author(s): K.Oshima, M.Takeda, E.Kuranaga, R.Ueda, T.Aigaki, M.Miura, S.Hayashi
  • Journal Title: Curr.Biol. 16 Pages: 1531-1537
• [Journal Article] Drosophila caspase transduces Shaggy/GSK-3β kinase activity in neural precursor 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] 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: Biochim Biophys Acta. 1726 Pages: 225-237
• [Journal Article] Genetic approaches for the identification of apoptotic components. (2005)
  • Author(s): Kuranaga E, Miura M.
  • Journal Title: Med Mol Morphol. 38 Pages: 18-22
  • NAID: 10018374376
• [Journal Article] Isolation of gene sets affected specifically by polyglutamine expression : implication of the TOR signaling pathway in neurodegeneration. (2005)
  • Author(s): Nelson B, Nishimura S, Kanuka H, Kuranaga E, Inoue M, Hori G, Nakahara H, Miura M.
  • Journal Title: Cell Death Differ. 12 Pages: 1115-1123
• [Presentation] in vivoイメージングにより解析する器官形成のダイナミクス (2008)
  • Author(s): 倉永英里奈
  • Organizer: 日本顕微鏡学会ニューメディカルマイクロスコープ分科会平成19年度シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京都板橋区
  • Year and Date: 2008-03-18
• [Presentation] ショウジョウバエ外部生殖器形成過程における細胞死シグナルの可視化 (2007)
  • Author(s): 倉永英里奈, 三浦 正幸
  • Organizer: 第40回日本発生生物学会
  • Place of Presentation: 福岡県福岡市
• [Presentation] In Vivo Imaging of Caspase Activation During Drosophila Development (2007)
  • Author(s): Erina Kuranaga, Masayuki Miura
  • Organizer: 第8回日本ショウジョウバエ研究会
  • Place of Presentation: 兵庫県淡路島
• [Presentation] 遺伝学的解析により明らかになったIKKεの新しい生理機能 (2007)
  • Author(s): 倉永英里奈, 三浦 正幸
  • Organizer: 第28回日本炎症・再生医学会
  • Place of Presentation: 東京都新宿区
• [Presentation] カスパーゼの新たな生理機能とその調節メカニズム (2007)
  • Author(s): 倉永英里奈, 三浦 正幸
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 神奈川県横浜市
• [Remarks]
  • URL: http://www.f.u-tokyo.ac.jp/~genetics/index.html