2018 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanisms and physiological functions of intercellular communication by cell death
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16H06385
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
三浦 正幸 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 教授 (50202338)
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| Project Period (FY) |
2016-05-31 – 2021-03-31
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| Keywords | カスパーゼ / 細胞死 / 分泌 / 細胞間コミュニケーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
組織傷害がおこると全身へ傷害を知らせるシグナルが発動する。そしてこのシグナルによって組織間の情報交換が惹起されて修復や再生が行われる。しかしこのような「細胞と全体を結ぶシグナル経路」に関する理解は未だ不十分である。これまでの研究によって傷害された組織の死細胞は、周りにシグナルを発するシグナルセンターとしての役割をもつという新たな役割が明らかになってきた。組織傷害では様々なタイプの細胞死が惹起されるが、細胞死の様式によって発せられるシグナルは異なる。死細胞からのシグナル生理機能とシグナル因子の分泌機構とを明らかにするために、1.Caspase-1 活性化によるパイロトーシスに伴ったIL-1bの非古典的分泌経路解明、2.アポトーシス細胞からの分泌とその生理機能、3. Caspase が関与しないネクローシスでの因子放出による新規自然免疫活性化機構、について研究を進めている。アポトーシス以外の細胞死にはその代表的なものとしてパイロトーシスとネクロプトーシスがある。これまでパイロトーシスのイメージングセンサーとしてSCAT1を開発してきたが、今回共同研究によってFRETを用いたネクロプトーシスセンサーSMARTを開発した。ネクローシス細胞から放出されるDAMPsの一つであるHMGB1の分泌は非古典的経路によっておこるが、SMARTを用いた解析から新たな放出様式が見出された。翅成虫原基再生では、傷害された翅成虫原基が脂肪体での様々な代謝経路を動かし、遠隔的に再生を促進することが明らかになった。ネクローシス細胞が体内で生じることで自然免疫経路のTollが活性化される。このToll活性化経路に関わる新たなセリンプロテアーゼカスカードの存在が明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
1.Caspase-1 活性化によるパイロトーシスに伴ったIL-1bの非古典的分泌経路解明：パイロトーシス時に切断されるタンパク質をGeLC-MS/MS法を用いて網羅的に探索しているが、その中でcaspase-1による直接あるいは間接に切断を受ける基質を同定している。siRNAによる遺伝子発現低下のIL-1b分泌への影響を調べる実験系を確立している。アポトーシス以外の細胞死としてパイロトーシスとネクロプトーシスがある。今回、共同研究によってFRETを用いたネクロプトーシスセンサーSMARTを開発した。ネクローシス細胞から放出されるDAMPsの一つであるHMGB1は非古典的経路によって放出されるが、SMARTを用いた１細胞からの分泌を生体イメージングする解析から新たなHMGB1放出様式が見出された。2.アポトーシス細胞からの分泌とその生理機能：ショウジョウバエ翅成虫原基の組織傷害時の再生制御の分子メカニズムの解明を行なった。翅成虫原基の傷害に伴って脂肪体で様々な代謝が変動し、再生を促進すことが明らかになった。この再生に重要な代謝経路の解析に着手した。3. Caspase が関与しないネクローシスでの因子放出による新規自然免疫活性化機構：ショウジョウバエ翅細胞でネクローシスがおこると自然免疫Toll 経路の活性化おこる。このToll活性化に関わる新たなセリンプロテアーゼの同定を遺伝学的に試みた。
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| Strategy for Future Research Activity |
1.Caspase-1 活性化によるパイロトーシスに伴ったIL-1bの非古典的分泌経路解明：パイロトーシスに伴って切断を受けるタンパク質の網羅的な探索を可能とすGeLMS/MS法により、複数のIL-1b分泌に関連した分子を得ることに成功した。siRNAによる個々の遺伝子発現低下によるIL-1b分泌への影響を調べる実験系を確立しているので、非典型的な分泌経路への基質の関与を明らかにする。2.アポトーシス細胞からの分泌とその生理機能：ショウジョウバエ翅成虫原基再生について、再生促進に必要な脂肪組織での代謝経路が明らかになってきた。そこで代謝経路の遺伝子操作産物によって組織間コミュニケーションに必要と考えられる代謝産物を絞り込んでいく。3.Caspaseが関与しないネクローシスでの因子放出による新規自然免疫活性化機構：ネクローシス細胞からはDAMPsが放出され、Tollを介する自然免疫の活性化がおこると考えられる。DAMPsによるTLRの活性化は哺乳類を除いては殆ど明らかにされていない。ネクローシス状態で、Toll経路の下流で発現上昇する抗菌ペプチドの発現を指標としたセリンプロテアーゼのRNAiスクリーニングを行ない候補遺伝子を得ているのでその機能解析を行う。また、ネクローシス状態での体液プロテオミクスを行うことによっても候補セリンブロテアーゼを探索する。
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[Journal Article] A FRET biosensor for necroptosis uncovers two different modes of the release of DAMPs.2018
Author(s)
Murai, S., Yamaguchi, Y., Shirasaki, Y., Yamagishi, M., Shindo, R., Hildebrand, J.M., Miura, R., Nakabayashi, O., Totsuka, M., Tomida, T., Adachi-Akahane, S., Uemura, S., Silke, J., Yagita, H., Miura., M, and Nakano, H.
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Journal Title
Nature Comm.
Volume: 9
Pages: 4557
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Caspases and matrix metalloproteases facilitate collective behavior of non-neural ectoderm after hindbrain neuropore closure.2018
Author(s)
Shinotsuka, N., Yamaguchi, Y., Nakazato, K., Matsumoto, Y., Mochizuki, A., and Miura, M.
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Journal Title
BMC Develop. Biol.
Volume: 18
Pages: 17
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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