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切断プロファイリング解析によるカスパーゼ依存シグナル伝達ネットワーク機構の解明

Research Project

Project/Area Number 11J10973
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field システムゲノム科学
Research InstitutionEhime University

Principal Investigator

清水 康平  愛媛大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2011 – 2013
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2013: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2012: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
KeywordsNek5 / カスパーゼ / 筋分化 / アポトーシス / プロテインキナーゼ / プロテインカイネース / シグナル伝達 / TRB3 / FRET / コムギ胚芽無細胞タンパク質合成
Research Abstract

カスパーゼ(CASP)の活性化とそれに伴う基質切断は、主にアポトーシスの誘導・実行に関与する事が報告されてきたが、近年では細胞分化におけるシグナル伝達制御の重要な要素としても認識されてきた。本年度は、細胞分化におけるCASP依存シグナル伝達の役割の解明に向け、骨格筋分化をモデル系とし、分化誘導時にCASP3の活性化が確認されているマウス筋芽細胞株C2C12を利用して、本研究において同定してきたCASP3の基質キナーゼが筋分化に与える影響について検討した。筋分化後期に特異的に発現するミオシン重鎖の発現量増大を指標に、過剰発現解析によりスクリーニングした結果、Nek5が筋分化の促進に関与する可能性を見出した。さらに、定量的RT-PCRによる転写物発現解析により筋分化に伴いNek5の発現が上昇する事を明らかとし、この発現上昇をRNAiによりノックダウンすると筋分化が著しく抑制される事から、Nek5が筋分化の促進に寄与する事が明らかとなった。Nek5のCASP3による切断が筋分化制御に関与する可能性を考慮し、実際に筋分化過程の切断が観測されるか検証したところ、筋分化誘導に伴い活性化したCASP3によりNek5が切断される事が明らかとなった。そこで、切断の意義を検討するため、野生型Nek5、切断回避型点変異体、及び切断型変異体を用いて一過性過剰発現解析を行った結果、Nek5の切断は、Nek5が元来有するカスパーゼ活性化能を充進する事が明らかとなった。また、その結果、筋分化の促進に部分的に寄与するものの、細胞がより優先的にアポトーシスにコミットする確率を高めている事も明らかとなった。以上の結果から、Nek5はCASP活性を上方調節する事で効率的な筋分化環境を提供している可能性が示された。本成果は、動物においてこれまで性状が不明であったNek5の機能的役割を提示した初めての証拠である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

二年目以降は一年目に同定した基質の個別解析を計画していたが、二年目にはアポトーシス、三年目には細胞分化におけるカスパーゼ依存シグナル伝達の役割の一端を解明する事ができた。

Strategy for Future Research Activity

本研究では、新たに開発した生化学的手法を基盤としたプロテアーゼ基質の網羅的探索システムを活用することで、これまで見出せなかった多くの新規カスパーゼ基質を同定する事に成功した。主に基質プロテインキナーゼの解析が中心となったが、プロテインキナーゼつとっても多くの新規基質、新規知見が明らかとなった。この事は、同定されていないカスパーゼ基質がまだ多数存在している事を示唆している。本研究を一つのモデルとして、さらに基質の標的を広げ、新たな基質を同定し、解析を進めて行く事で、より詳細なカスパーゼ依存シグナル伝達経路が描かれると期待できる。

Report

(3 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2013 2012 2011 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (10 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] Nek5, a novel substrate for caspase-3, promotes skeletal muscle differentiation by un-reaulatine casnase activity2013

    • Author(s)
      清水康平、澤崎達也
    • Journal Title

      FEBS Letters

      Volume: Vol.587 Issue: 14 Pages: 2219-2225

    • DOI

      10.1016/j.febslet.2013.05.049

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Stress-Inducible Caspase Substrate TRB3 Promotes Nuclear Translocation of Procaspase-32012

    • Author(s)
      清水康平、高濱正吉、遠藤弥重太、澤畸達也
    • Journal Title

      PLoS One

      Volume: 7

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Analysis of caspase-dependent signaling pathway by a new method for high-throughput screening of protease substrates using a cell-free protein array : Nek5, a novel substrate for caspase-3, promotes skeletal muscle differentiation by up-regulating caspase-3 activity2013

    • Author(s)
      清水 康平
    • Organizer
      The American Society For Cell Biology 2013 Annual Meeting
    • Place of Presentation
      米国、ルイジアナ州、ニューオリンズ
    • Year and Date
      2013-12-16
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Analysis of caspase-dependent signaling pathway by in vitro high-throughput screening method for identification of protease substrates ; Nek5, a novel substrate for caspase-3, promotes skeletal muscle differentiation by uo-reaulatinn caspase-3 activity2013

    • Author(s)
      清水 康平
    • Organizer
      Protein Island Matsuyama International Symposium 2013
    • Place of Presentation
      松山
    • Year and Date
      2013-09-18
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Analysis of Caspase-dependent Signaling Mechanism on Myogenic Differentiation2012

    • Author(s)
      清水 康平
    • Organizer
      The American Society For Cell Biology 2012 Annual Meeting
    • Place of Presentation
      サンフランシスコ(アメリカ)
    • Year and Date
      2012-12-16
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] カスパーゼ依存シグナル伝達経路の解析 : 筋分化におけるNek5及びPctaire1の機能解析2012

    • Author(s)
      清水 康平
    • Organizer
      第7回 無細胞生命科学研究会
    • Place of Presentation
      松山
    • Year and Date
      2012-11-18
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] カスパーゼが惹起するシグナル伝達の解析 : 筋分化におけるNek5及びPctaire1の機能解析2012

    • Author(s)
      清水 康平
    • Organizer
      新学術領域研究「修飾シグナル病」2012年度若手ワークショップ
    • Place of Presentation
      湯河原
    • Year and Date
      2012-10-04
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Analysis of Caspase-dependent Signaling Mechanism2012

    • Author(s)
      清水 康平
    • Organizer
      Protein Island Matsuyama International Symposium 2012
    • Place of Presentation
      松山
    • Year and Date
      2012-09-25
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Stress-inducible caspase substrate TRB3 promotes nuclear translocation of procaspase-32012

    • Author(s)
      清水康平
    • Organizer
      「修飾シグナル病」第2回公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京大学医科学研究所
    • Year and Date
      2012-01-28
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Stress-inducible caspase substrate TRB3 promotes nuclear translocation of procaspase-32011

    • Author(s)
      清水康平
    • Organizer
      The American Society For Cell Biology 2011 Annual Meeting
    • Place of Presentation
      デンバー
    • Year and Date
      2011-12-06
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] TRB3, a stress-inducible protein and a caspase substrate, contributes to cell survival via nuclear translocation of procaspase-32011

    • Author(s)
      清水康平
    • Organizer
      平成23年度がん若手研究者ワークショップ
    • Place of Presentation
      アートランドホテル蓼科
    • Year and Date
      2011-09-01
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Caspase cleavage of ER stress-inducible TRB3 is a key switch from survival to cell death2011

    • Author(s)
      清水康平
    • Organizer
      第63回日本細胞生物学会大会
    • Place of Presentation
      札幌
    • Year and Date
      2011-06-29
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.pros.ehime-u.ac.jp/cell-free/

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.ehime-u.ac.jp/~cellfree/sawasakilab/

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.ehime-u.ac.jp/~cellfree/sawasakilab/index.html

    • Related Report
      2011 Annual Research Report

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Published: 2011-12-12   Modified: 2024-03-26  

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