小胞体形成に必須な新規因子PecanexのNotch情報伝達における機能の解析

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多細胞生物におけるNotch受容体(Notch)を介した情報伝達系(Notch情報伝達系)は、細胞間の直接的接触による細胞間相互作用で機能し、多様な細胞運命を決定しています。ショウジョウバエpecanex(pcx)のホモ接合体同士から生まれた胚(pcx-胚)は、Notch情報伝達の喪失を示す神経細胞の過形成が起こることから、Notch情報伝達系の構成遺伝子として考えられてきましたが、その機能についてはこれまで全く理解されていませんでした。これまでの私の研究結果から、PcxはNotchが活性化されるまでの過程で機能していることがわかりました。また、Pcxは小胞体タンパク質であり、pcxは小胞体の形態形成に必須であることが示唆されました。そこで私は、Notch情報伝達系はPcxの小胞体における機能に依存して起きると予測し、Notchが小胞体内で活性化のために受けるプロセスの一つ、フォールディングに対するpcxの影響を調べました。小胞体内にフォールディングされないタンパク質が生じることを小胞体ストレスといいます。小胞体ストレスを受けた細胞では、ストレス状態から回避するために、フォールディングを向上する遺伝子の発現誘導が起こります。この一連の応答は、unfolded protein response(UPR)と呼ばれています。これらの遺伝子に対する転写因子Xbp1をコードする遺伝子をpcx胚内で強制発現させ、神経過形成や小胞体の異常に改善が見られるかを調べた結果、いずれも顕著に救済されることがわかりました。そこで平成23年度では、UPRの誘導が、pcxの有無によるかを調べました。小胞体ストレスを介してUPRを誘導することが知られているドミナントネガティブ型の小胞体シャペロン、Hsc70-3をpcx胚内で強制発現させ、UPR誘導の指標となる活性化型Xbp1の検出をRT-PCRによって行いました。その結果、pcxが喪失してもUPRが誘導されることが明らかとなりました。さらに、Notchの特異的なシャペロンとして知られるO-fucosyltransferase1をpcx胚内で強制発現させたところ、neurogenic表現型の抑制が見られました。これらの結果は、pcxがNotchのフォールディングに機能している可能性を示唆しています。