アポト-シスの分子機構とその生理作用

• 研究課題/領域番号: 06283229
• 研究種目: 特定領域研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 大阪大学 (1995-1999); (財)大阪バイオサイエンス研究所 (1994)
• 研究代表者: 長田 重一 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (70114428)
• 研究分担者: 福山 英啓 大阪大学, 医学系研究科, 助手 (70303956) ; 福永 理己郎 大阪大学, 医学系研究科, 助教授 (40189965) ; 須田 貴司 金沢大学, がん研究所, 教授 (70250090) ; 江成 政人 大阪大学, 医学部, 助手 (90294058) ; 田中 正人 大阪大学, 医学部, 助手 (00294059) ; 近藤 亨 財団法人大阪バイオサイエンス研究所, 第1研究部, 研究員 (30270573) ; 渡辺 大介 財団法人大阪バイオサイエンス研究所, 第1研究部, 研究員 (00260175)
• 研究期間 (年度): 1994 – 1999
• 研究課題ステータス: 完了 (1999年度)
• 配分額: 142,000千円 (直接経費: 142,000千円); 1999年度: 30,000千円 (直接経費: 30,000千円); 1998年度: 28,000千円 (直接経費: 28,000千円); 1997年度: 25,000千円 (直接経費: 25,000千円); 1996年度: 15,000千円 (直接経費: 15,000千円); 1995年度: 24,000千円 (直接経費: 24,000千円); 1994年度: 20,000千円 (直接経費: 20,000千円)
• キーワード: アポトーシス / カスパーゼ / CAD / ICAD / DNase / Fas / プロテアーゼ / サイトカイン / 劇症肝炎 / Fasリガンド / ジーン・ターゲッティング / TNF / 自己免疫疾患 / シグナル伝達 / CTL / 変異体 / 細胞死

研究概要

アポトーシスは動物の発生過程で産生される不要な細胞,害となる細胞を取り除く細胞死の過程であり、細胞・核の凝縮、断片化、染色体DNAのヌクレオソームの単位への切断をともなっている。私達は、昨年、カスパーゼ(システンプロテアーゼ)によって活性化されるDNase(CAD,caspase-activated DNase)とその阻害たんぱく質(ICAD,inhibitor of CAD)を精製、その遺伝子を単離し、アポトーシスにおけるDNA断片化の分子機構を明らかとした。すなわちCADは増殖している細胞中ではICADと複合体を形成しており、アポトーシスの刺激によりカスパーゼが活性化されると、カスパーゼはICADを切断、不活化し自由になったCADが染色体DNAを切断する。本年度、CAD,ICADの組換えたんぱく質を大腸菌や蚕細胞で合成し,CADは高い比活性を持つDNaseであること,ICADはCADの阻害たんぱく質としてばかりでなく、CADが合成される際,シャペロンとして作用することを示した。すなわち、無細胞系や動物細胞でCADはそれ単独では活性を持つたんぱく質としては合成されず,機能的なたんぱく質が合成されるにはICADの存在が必須であった。また、ICADは塩酸グアニヂンによってdenatureしたCADのrefolding過程を促進した。一方,カスパーゼによって切断される部位に変異を導入したICADを発現するトランスジェニックマウスを樹立した。そのマウスの解析から、アポトーシスの際にはアポトーシスを起こした細胞が自らカスパーゼ・CADの系を用いて自殺するばかりでなく死につつある細胞をマクロファージがとりこみ、そのリソゾームに存在する酵素がDNAを分解することが明らかとなった。

研究成果

• [文献書誌] Sakahira, H. et al.: "Functional differences of two forms of the inhibitor of ・・・"J. Biol. Chem.. 274. 15740-15744 (1999)
• [文献書誌] McIlroy, D. et al.: "Involvement of caspase 3-activated D Nase ・・・"Oncogene. 18. 4401-4408 (1999)
• [文献書誌] Nagata, S.: "Fas ligand-induced apoptosis"Annu. Rev. Genetics.. 33. 29-55 (1999)
• [文献書誌] Nagata, S.: "Apoptotic DNA fragmentation"Exp. Cell Res.. (in press).
• [文献書誌] Sakahira, H. et al.: "Specific chaperone-like activity of inhibitor for ・・・"J. Bil Chem.. (in press).
• [文献書誌] Mcilroy, D. et al.: "An auxiliary mode of apoptotic DNA fragmentation ・・・"Genes & Develop.. (in press).
• [文献書誌] Enari,M.et al.: "A caspase-activated DNase that degrades DNA during・・・・" Nature. 391. 43-50 (1998)
• [文献書誌] Sakahira,H.et al.: "Clevage of CAD inhibitor in CAD activation・・・・" Nature. 391. 96-99 (1998)
• [文献書誌] Tanaka,M.et al.: "Down-regulation of Fas ligand by shedding." Nature Med.4. 31-36 (1998)
• [文献書誌] Miwa,K.et al.: "Caspase 1-independent IL-1b release and inflammation・・・・" Nature Med.4. 1287-1291 (1998)
• [文献書誌] Kawahara,A.et al.: "Caspase-independent cell killing by Fas-associated・・・・" J.Cell BIol.143. 1353-1360 (1998)
• [文献書誌] Mukae,N.et al.: "Molecular cloning and characterization of human・・・・" Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 95. 9123-9128 (1998)
• [文献書誌] Nagata,S.: "Apoptosis by death factor." Cell. 88. 355-365 (1997)
• [文献書誌] Kondo,T.: "Essential roles of the Fas ligand in the development of・・・" Nature Med.3. 409-413 (1997)
• [文献書誌] Itoh,N.: "Requirement of Fas for the development of autoimmune・・・" J.Exp.Med.186. 613-618 (1997)
• [文献書誌] Enari,M.: "A caspase-activated DNase that degrades DNA during・・・" Nature. 391. 43-50 (1998)
• [文献書誌] Sakahira,H.: "Clevage of CAD inhibitor in CAD activation and DNA・・・" Nature. 391. 96-99 (1998)
• [文献書誌] Tanaka,M.: "Down-regulation of Fas ligand by shedding." Nature Med.4. 31-36 (1998)
• [文献書誌] Enari,M.: "Sequential activation of ICE-like and CPP32-like proteases" Nature. 380. 723-726 (1996)
• [文献書誌] Tanaka,M.: "Fas ligand in human serum" Nature Medicine. 2. 317-322 (1996)
• [文献書誌] Adachi,M.: "Enhanced and accelerated lymphoproliferation in Fas-null mice" Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 93. 2137-2142 (1996)
• [文献書誌] Suda,T.: "Apoptosis of mouse naive T cells induced by recombinant" J.Immunol.157. 3918-3924 (1996)
• [文献書誌] Nagata,S.: "Apoptosis by death factor" Cell. 88. 355-365 (1997)
• [文献書誌] Kondo,T.: "Essential roles of the Fas ligand in the development of" Mature Medicine. (in press).
• [文献書誌] Enari,M.et al.: "Involvement of ICE-like protease in Fas-mediated apoptosis." Nature. 375. 78-81 (1995)
• [文献書誌] Nagata,S.et al.: "The Fas death factor." Science. 267. 1449-1456 (1995)
• [文献書誌] Tanaka,M.et al.: "Expression of the functional soluble form of human Fas ligand in activated lymphocytes." EMBO J.14. 1129-1135 (1995)
• [文献書誌] Adachi,M.et al.: "Targeted mutation in the Fas gene causes hyperplasia in the peripheral lymphoid organs liver." Nature Genet.11. 294-299 (1995)
• [文献書誌] Enari,M.et al.: "Apoptosis by a cytosolic extract from Fas-activated cells." EMBO J.14. 5201-5208 (1995)
• [文献書誌] Tanaka,M.et al.: "Fas ligand in human serum." Nature Med.(in press). (1995)
• [文献書誌] Suda and Nagata: "Purification and characterization of the Fas‐ligand that induces apoptosis." J.Exp.Med.179. 873-878 (1994)
• [文献書誌] Takahashi et al.: "Generalized lymphoproliferative disease in mice,caused by a point mutation in the Fas ligand." Cell. 76. 969-976 (1994)
• [文献書誌] Kagi et al.: "Fas and perforin pathways as major mechanisms of T cell‐mediated cytotoxicity." Science. 265. 528-530 (1994)
• [文献書誌] Watanabe et al.: "Constitutive activation of the Fas ligand gene in mouse lymphoproliferative disorders." EMBO J.14. 12-18 (1995)
• [文献書誌] Tanaka et al.: "Expression of the functional soluble form of human Fas ligand in activated lymphocytes." EMBO J.(in press).
• [文献書誌] Nagata and Golstein: "The Fas death factor" Science. (in press).