リソゾームカテプシン群による神経細胞死の新たな制御機構について

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10176218
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 内山 安男 大阪大学, 医学部, 教授 (10049091)
• 研究分担者: 伊佐原 京子 大阪大学, 医学部, 助手 (30303944) ; 大沢 良之 大阪大学, 医学部, 助手 (30273642) ; 渡部 剛 大阪大学, 医学部, 助教授 (80220903)
• キーワード: リソソーム / カテプシンB / カテプシンD / オートファジー / アポトーシス / マンノース6-リン酸リセプター

研究概要

PC12細胞を血清除去して培養すると、その初期からオートファジー小体を形成する。今回、このオートファジーの性質を検討した。細胞死に至る過程で、リソゾームカテプシンBとDの活性、蛋白量、細胞内における免疫反応性について調べた。培養24時間後のカテプシンBは、活性、蛋白量、その免疫反応性共に、極端に低下することが分かった。一方、カテプシンDの活性はその初期から上昇し、蛋白量は24時間の時点で約3倍になった。カテプシンDの免疫染色でみると、オートファジー小体の出現と一致して、陽性顆粒の染色性の強さ、その大きさは、共に増大した。培養24時間後にはTUNEL陽性細胞にもこの傾向はみられた。即ち、血清除去により出現したオートファジー小体/オートリソゾームでは、カテプシンBとDとのバランスが崩れていることが明らかとなった。そこで、私達は、カテプシンBおよびDのcDNAをPC12細胞に各々導入した細胞を作製した。カテプシンDの遺伝子導入PC12細胞(PC-CAT-D細胞)のクローンを一種類だけ作製することができた。この細胞を血清非存在下で培養すると、12時後の時点で、生存率は野性型細胞に比べ有意に低下した。この生存率は、カテプシンDのインヒビターであるペプスタチンAの添加で上昇した。さらに、カテプシンBの遺伝子導入PC12細胞(PC-CAT一B細胞)では、その生存活性が著しく上昇することが分かった。この生存率は、カテブシンBのインヒビターであるCA074を添加することにより低下し、ペプスタチンAをさらに添加することで元に復した。PC-CAT一B細胞を無血清条件下で24時間培養し、カテプシンBとDの蛋白量の変化をみると、カテプシンBは培養初期と比べ変化せず、Dは約2.5倍に上昇していた。以上の結果は、カテプシンBとDによって制御される、細胞死の経路の存在を支持するものであり、その経路の中では、Dは細胞死誘発因子として、また、Bはその活性を抑制する因子として作用する。

研究成果

• [文献書誌] Nishimura,I.: "Degeneration in vivo of rat hippocampal neurons by wild-type Alzheimer amyloid precursor protein overexpressed by adenovirus-mediated gene transfer." J.Neurosci.18. 2387-2398 (1998)
• [文献書誌] Yamabe,K.: "Preservation of hypoxic liver cell necrosis by in vivo human bcl-2 gene transfection." Biochem.Biophy.Res.Comm.243. 217-223 (1998)
• [文献書誌] Kouroku,Y.: "Detection of activated caspase-3 by a cleavage site-directed antiserum during naturally occurring DRG neurons apoptosis." Biochem.Biophys.Res.Commun.247. 780-784 (1998)
• [文献書誌] Shibata,M.: "Participation of Cathepsins B and D in Apoptosis of PC12 Cells Following Serum Deprivation." Biochem.Biophys.Res.Commun.251. 199-203 (1998)
• [文献書誌] Kanamori,S.: "Overexpression of Cation-Dependent Mannose 6-Phosphate Receptor Prevents Cell Death Induced by Serum Deprivation in PC12 Cells." Biochem.Biophys.Res.Commun.251. 204-208 (1998)
• [文献書誌] Isahara,K.: "Regulation of a novel pathway for cell death by lysosomal aspartic and cysteine proteinases." Neuroscience. (in press).
• [文献書誌] Sato,N.: "A novel strategy for introducing exogenous Bcl-2 into neuronal cells: the Cre//oxP system-mediated activation of Bcl-2 for preventing programmed cell death using recombinant adenoviruses." Mol.Cell Neurosc.12. 65-78 (1998)
• [文献書誌] Ohsawa,Y.: "Ultrastructural and immunohistochemical study of PC12 cells during apoptosis induced by serum deprivation with special refference to autophagy and hysosomal cathepsins." Arch.Histol.Cytol.61. 395-403 (1998)
• [文献書誌] Kawahara,A.: "Caspase-independent cell killing by Fas-associated protein with death domain." J.Cell.Biol.143. 1353-1360 (1998)
• [文献書誌] Naka,T.: "Accelerated apoptosis of lymphocytes by augmented induction of Bax in SSl-1(STAT-induced STAT inhibitor)deficient mice." Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 95. 15577-15582 (1998)
• [文献書誌] Sastradipura,D.F.: "Identification of cellular compartments involved in processing of cathepsin E in primary cultures of rat microglia." J.Neurochem.70. 2045-2056 (1998)
• [文献書誌] 井佐原京子: "リソソームカテプシン群による神経細胞死の新たな制御機構。" 神経細胞死制御:三須良実、赤池昭紀編、 別冊・医学のあゆみ、医歯薬出版, 204-208 (1998)