アポト-シスの分子機構とその生理作用

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。

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。