比較ゲノム情報に基づくアポトーシス実行因子の普遍性と多様性の解析

基于比较基因组信息分析凋亡执行因子的普遍性和多样性

基本信息

批准号：
20017016
负责人：
酒巻和弘
金额：
$ 5.38万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20017016/
关键词：
細胞死分子系統タンパク質構造プロテアーゼカスパーゼ

项目摘要

アポトーシス実行因子カスパーゼ8とカスパーゼ10、ならびに両因子に対し抑制作用を示すcFLIPについて、様々な生物から各遺伝子を単離しさらに遺伝子のゲノム構造について解析を進めた。本研究において、脊椎動物では軟骨魚・無顎魚類からカスパーゼ8ホモログを、また硬骨魚のメダカからcFLIP遺伝子を新たに単離した。硬骨魚でカスパーゼ10ホモログの存在が報告されていることを踏まえると、カスパーゼ8・カスパーゼ10・cFLIPの各遺伝子は硬骨魚において全て存在していたことを示唆し、ゲノム構造が酷似しているこれら遺伝子は硬骨魚に進化した時点あるいはそれより以前に祖先型のカスパーゼ8遺伝子から遺伝子重複により派生したと推察された。またカスパーゼ8の普遍的な機能を理解するために、無脊椎動物からカスパーゼ8ホモログ遺伝子を単離することも試み、背索動物・環形動物・軟体動物・刺胞動物からそれぞれからホモログ遺伝子を同定した。これら遺伝子に加え、我々が既に同定した脊椎動物や原索動物・棘皮動物由来のカスパーゼ8ホモログや、他の研究者によって単離されたカスパーゼ8ホモログを含めてアミノ酸配列を比較することにより、他のカスパーゼには認められずカスパーゼ8にのみ特異的に保存されたアミン酸残基が複数存在することを見出した。そのうち、プロテアーゼ領域の活性中心内のシステイン酸の隣にあるグルタミンは、ほとんどのカスパーゼ8において進化的に保存されていることが判明した。またカスパーゼ8遺伝子変異メダカを作製してその表現型を解析し、さらには上記の生物種由来のカスパーゼ8をこの変異メダカに発現させてどのような表現型が現れるか調べることにより、カスパーゼ8の共通な生理役割を理解することを試みた。本研究により、カスパーゼ8遺伝子変異メダカの作出に成功し、F3世代まで系統化を進めるに至った。

我们从多种生物体中分离出凋亡执行因子caspase-8和caspase-10的基因，以及对这两种因子均表现出抑制作用的cFLIP基因，并进一步分析了这些基因的基因组结构。在这项研究中，我们新近从脊椎动物软骨鱼类和无颌鱼类中分离出 caspase 8 同源物，以及从硬骨鱼青鳉中分离出 cFLIP 基因。考虑到硬骨鱼中已报道存在caspase-10同源物，这表明硬骨鱼中均存在caspase-8、caspase-10和cFLIP基因，并且推断这些基因具有非常相似的基因组结构。该基因是通过在进化为硬骨鱼时或之前进行基因复制而衍生自祖先的 caspase-8 基因。为了了解 caspase 8 的普遍功能，我们还尝试从无脊椎动物中分离 caspase 8 同源基因，并从无脊椎动物、环节动物、软体动物和刺胞动物中鉴定出同源基因。除了这些基因之外，通过比较我们已经鉴定的来自脊椎动物、原索动物和棘皮动物的caspase-8同源物的氨基酸序列以及其他研究人员分离出的caspase-8同源物，我们发现其中存在多个氨基酸残基仅在 caspase-8 中特异保守，而在其他 caspase 中则不然。其中，谷氨酰胺位于蛋白酶结构域活性中心内的半胱氨酸旁边，被发现在大多数 caspase-8 中具有进化保守性。此外，我们创建了 caspase 8 基因突变青鳉鱼并分析了它们的表型，此外，我们在这些突变青鳉鱼中表达了来自上述物种的 caspase 8，并研究了出现什么样的表型。通过这项研究，我们成功培育了caspase 8基因突变青鳉鱼，并进行了系统发育直至F3代。