in vivoの核の分解過程に着目した新しい細胞死経路の探索

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Homeostatic Regulation by Various Types of Cell Death
• Project/Area Number: 15H01388
• Research Institution: Juntendo University
• Principal Investigator: 小池 正人 順天堂大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (80347210)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 核酸分解酵素 / CAD / カテプシンD / ノックアウトマウス / cFLIP / ネクロプトーシス

Outline of Annual Research Achievements

NF-kB の細胞死抑制に中心的な役割を果たすcellular FLICE-inhibitory protein (cFLIP)は腸上皮や肝細胞のアポトーシスとネクロプトーシスを抑制することが遺伝学的に明らかになっているため、cFLIPコンディショナルノックアウトマウスとNestin-Creマウスを交配し、神経系特異的cFLIP欠損マウスを作出した。腸上皮および肝細胞特異的cFLIP欠損マウスは生後2日で死亡するのに対し、神経系特異的cFLIP欠損マウスは1年以上生存し、脳組織の形態異常は観察されなかった。
次に海馬錐体細胞、視床、網膜外顆粒層で多彩なタイプの細胞死を呈するカテプシンD欠損マウスにおけるCaspase Activated DNase(CAD)の役割を検討するため、カテプシンDとCADのダブルノックアウトマウスを作出し解析した。カテプシンD単独欠損マウスで典型的なアポトーシスを呈する網膜外顆粒層の細胞については、上記ダブルノックアウトマウスで、クロマチンの凝集が一部抑制され、DNAのラダーは観察されなかった。海馬錐体細胞では核の形態はカテプシンD単独欠損マウスと上記ダブルノックアウトマウスで変化は認められず、CAD非依存的に死に至る低酸素脳虚血障害モデルの海馬錐体細胞の細胞死における核の像と類似していたが、上記ダブルノックアウトマウスではDNAのラダー消失していた。このことから、カテプシンD欠損マウスにおける外顆粒層と海馬錐体細胞の細胞死における核の形態は異なるものの、DNAの断片化はともにCADに依存することが晟化となった。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

中枢神経系・網膜では、カテプシンD欠損マウスの外顆粒層の細胞のように、形態的に典型的なアポトーシスによる細胞死がある一方、低酸素脳虚血障害モデルにおける海馬錐体細胞の細胞死のように、形態的にアポトーシスでは説明できない細胞死の核の像を呈し、CADによらないDNAの分解が行われるものがある。カテプシンD欠損マウスの海馬錐体細胞の細胞死は上記の中間の特徴を有し、アポトーシスの観点だけでは説明することが困難である。そこで、ネクロプトーシスに着目し、ネクロプトーシスに必須なRipk3欠損マウスを入手し、低酸素脳虚血障害モデルの作成や、カテプシンDとのダブルノックアウトマウスの作出をすべく繁殖を進めているが、Ripk3欠損マウス、カテプシンD/Ripk3ダブルノックアウトマウスともに得られておらず、解析ができていない。

Strategy for Future Research Activity

Ripk3欠損マウス、カテプシンD/Ripk3ダブルノックアウトマウスとも、ヘテロマウス、ダブルヘテロマウスの繁殖まで進んでいるため、目的のマウスが得られ次第、低酸素脳虚血障害モデルにおける神経細胞死、ダブルノックアウトマウスにおける網膜、海馬錐体細胞、視床の細胞死の検討を進める。

Research Products

• [Journal Article] Neuroprotection by selective neuronal deletion of autophagy-related gene ATG7 in neonatal brain injury (2016)
  • Author(s): Xie, C., Ginet, V., Sun, Y., Koike, M., Zhou, K., Li, T., Li, H., Li, Q., Wang, X., Uchiyama, Y., Truttmann, AC., Kroemer, G., Puyal, J., Blomgren, K., Zhu, C
  • Journal Title: Autophagy Volume: 12 Pages: 410-423
  • DOI: 10.1080/15548627.2015.1132134
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Lysosomal neutralization triggered by Zn2+ accumulation through ZnT2 inhibits autophagy (2016)
  • Author(s): Yamada, D., Saiki, S., Furuya, N., Ishikawa, K., Imamichi, Y., Kambe, T., Fujimura, T., Ueno, T., Koike, M., Hattori, N
  • Journal Title: Biochem. Biophys. Res. Commun. Volume: 471 Pages: 109-116
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2016.01.171
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The ablation of mitochondrial protein phosphatase pgam5 confers resistance against metabolic stress (2016)
  • Author(s): Sekine S., Yao, A., Hattori, K., Sugawara, S., Naguro, I., Koike, M., Uchiyama, Y., Takeda, K., Ichijo, H
  • Journal Title: EBioMedicine Volume: 6 Pages: 82-92
  • DOI: 10.1016/j.ebiom.2016.01.031
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A specific tripeptidyl substrate for tripeptidyl peptidase activity is effectively hydrolyzed by alanyl aminopeptidase/aminopeptidase N/CD13 in the rat kidney (2016)
  • Author(s): Shibata, M., Koike, M., Kusumi, S., Sato, N., Uchiyama, Y
  • Journal Title: Arch Histol Cytol. Volume: 76 Pages: 1-8
  • DOI: 10.1679/aohc.76.1
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Macroautophagy is essential for killing of Burkholderia pseudomallei in human neutrophils. (2015)
  • Author(s): Rinchai, D., Riyapa, D., Buddhisa, S., Utispan, K., Titball, R.W., Stevens, P.M., Stevens, J.M., Ogawa, M., Tanida, I., Koike, M., Uchiyama, Y., Ato, M., Lertmemongkolchai, Gv
  • Journal Title: Autophagy Volume: 11 Pages: 748-755
  • DOI: 10.1080/15548627.2015.1040969
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] VPS29-VPS35 intermediate of retromer is stable and may be involved in the retromer complex assembly process. (2015)
  • Author(s): Fuse, A., Furuya, N., Kakuta, S., Inose, A., Sato, M., Koike, M., Saiki, S., Hattori, N
  • Journal Title: FEBS lett Volume: 589 Pages: 1430-1436
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2015.04.040
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Human herpesvirus 6A U14 is important for virus maturation. (2015)
  • Author(s): Mori, J., Tang, H., Kawabata, A., Koike, M., Mori, Y
  • Journal Title: J Virol Volume: 90 Pages: 1677-1681
  • DOI: 10.1128/JVI.02492-15
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Cellular localization and tissue distribution of endogenous DFCP1 protein (2016)
  • Author(s): Koike, M., Nanao, T., Yamaguchi, J., Sasaki, M., Uchiyama, Y
  • Organizer: 第121回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: ビッグパレットふくしま（福島県郡山市）
  • Year and Date: 2016-03-28 – 2016-03-31
• [Presentation] オリゴデンドロサイト分化における mTORC1活性化の意義 (2016)
  • Author(s): 砂堀毅彦、名田茂之、岡田雅人、内山安男、小池正人
  • Organizer: 第121回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: ビッグパレットふくしま（福島県郡山市）
  • Year and Date: 2016-03-28 – 2016-03-31
• [Presentation] 糸球体足細胞における突起とスリット膜の発生過程 (2016)
  • Author(s): 市村浩一郎、角田宗一郎、川崎優人、小池正人、坂井建雄
  • Organizer: 第121回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: ビッグパレットふくしま（福島県郡山市）
  • Year and Date: 2016-03-28 – 2016-03-31
• [Presentation] ゴルジ体の形成異常に起因する神経病態発症機序の解明 (2016)
  • Author(s): 曽高友深、角田宗一郎、前田祐輔、木下タロウ、渡辺雅彦、崎村建司、内山安 男、小池正人
  • Organizer: 第121回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: ビッグパレットふくしま（福島県郡山市）
  • Year and Date: 2016-03-28 – 2016-03-31
• [Presentation] 類鼻疽菌に感染した好中球に誘導されるオートファジー関連構造体についての解析 (2016)
  • Author(s): 谷田以誠、Darawan Rinchai、小川道永、小池正人、内山安男、Ganjana Lertmemongkolchai、阿戸学
  • Organizer: 第121回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: ビッグパレットふくしま（福島県郡山市）
  • Year and Date: 2016-03-28 – 2016-03-31
• [Presentation] An immunoelectron microscopy protocol for high resolution endogenous LC3 localization (2016)
  • Author(s): Ann De Maziere、Suzanne van Dijk、Masato Koike、Cilia de Heus、 Judith Klumperman
  • Organizer: Gordon Research Conference Autophagy in Stress, Development & Disease
  • Place of Presentation: ヴェンチュラ（アメリカ）
  • Year and Date: 2016-03-20 – 2016-03-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] オメガソームマーカーDFCP1の内在性分子の細胞内局在と組織分布 (2015)
  • Author(s): 小池正人、七尾友久、山口隼司、内山安男
  • Organizer: 第38回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸国際展示場（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-07-28 – 2015-07-31
• [Presentation] 転写因子NF-Yの機能欠損は細胞種特異的な神経変性病態を示す (2015)
  • Author(s): 山中智行、戸崎麻子、宮崎晴子、黒澤大、小池正人、内山安男、Sankar N Maity、三澤日出巳、服部信孝、貫名信行
  • Organizer: 第38回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸国際展示場（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-07-28 – 2015-07-31
• [Presentation] 変異SOD1発現ALSマウスモデルの運動ニューロン変性はNrf2ではなく、p62/SQSTM1の機能喪失により悪化する (2015)
  • Author(s): 三井駿、久保瑞希、潘雷、大友麻子、小池正人、内山安男、青木正志、山本 雅之、石井哲郎、柳川徹、Hui-Fang Shang、吉井文均、秦野伸二
  • Organizer: 第38回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸国際展示場（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-07-28 – 2015-07-31
• [Presentation] Cellular localization and tissue distribution of endogenous DFCP1 protein (2015)
  • Author(s): Koike, M., Nanao, T., Yamaguchi, J., Sasaki, M., Uchiyama, Y
  • Organizer: 第67回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: タワーホール船堀（東京都江戸川区）
  • Year and Date: 2015-06-30 – 2015-07-02
• [Remarks] 順天堂大学大学院医学研究科神経機能構造学
  • URL: http://www.juntendo.ac.jp/graduate/laboratory/labo/shinkei_kozo/