切断プロファイリング解析によるカスパーゼ依存シグナル伝達ネットワーク機構の解明

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カスパーゼ(CASP)の活性化とそれに伴う基質切断は、主にアポトーシスの誘導・実行に関与する事が報告されてきたが、近年では細胞分化におけるシグナル伝達制御の重要な要素としても認識されてきた。本年度は、細胞分化におけるCASP依存シグナル伝達の役割の解明に向け、骨格筋分化をモデル系とし、分化誘導時にCASP3の活性化が確認されているマウス筋芽細胞株C2C12を利用して、本研究において同定してきたCASP3の基質キナーゼが筋分化に与える影響について検討した。筋分化後期に特異的に発現するミオシン重鎖の発現量増大を指標に、過剰発現解析によりスクリーニングした結果、Nek5が筋分化の促進に関与する可能性を見出した。さらに、定量的RT-PCRによる転写物発現解析により筋分化に伴いNek5の発現が上昇する事を明らかとし、この発現上昇をRNAiによりノックダウンすると筋分化が著しく抑制される事から、Nek5が筋分化の促進に寄与する事が明らかとなった。Nek5のCASP3による切断が筋分化制御に関与する可能性を考慮し、実際に筋分化過程の切断が観測されるか検証したところ、筋分化誘導に伴い活性化したCASP3によりNek5が切断される事が明らかとなった。そこで、切断の意義を検討するため、野生型Nek5、切断回避型点変異体、及び切断型変異体を用いて一過性過剰発現解析を行った結果、Nek5の切断は、Nek5が元来有するカスパーゼ活性化能を充進する事が明らかとなった。また、その結果、筋分化の促進に部分的に寄与するものの、細胞がより優先的にアポトーシスにコミットする確率を高めている事も明らかとなった。以上の結果から、Nek5はCASP活性を上方調節する事で効率的な筋分化環境を提供している可能性が示された。本成果は、動物においてこれまで性状が不明であったNek5の機能的役割を提示した初めての証拠である。