発生過程における神経細胞死の時空間的制御機構の解明

阐明发育过程中神经细胞死亡的时空控制机制

• 批准号: 04J10345
• 负责人: 竹本 研
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Hokkaido University (2005-2006)The University of Tokyo (2004)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04J10345/
• 关键词: 細胞死; ライブイメージング; FRET; 個体発生; カスパーゼ; 発生; 細胞死; ライブイメージング; FRET; 個体発生; カスパーゼ; 発生

昨年度までに、ショウジョウバエのsalivary glandにおけるカスパーゼの活性化は、salivary glandのanterior側に存在する数細胞から始まり、カスパーゼ活性がposterior側に伝播することを明らかにした。さらに、単離したsalivary glandを器官培養しエクダイソンにて細胞死を誘導する系を用いて、カスパーゼ活性化パターンをFRETを用いたカスパーゼ指示薬SCAT3を用いて解析し、in vitroでは活性化が開始される細胞はまったくランダムであることを明らかにしている。これは、in vivoで観察されたパターンは単なる細胞間の感受性の違いではなく、in vivo特異的なエクダイソンの情報処理機構が存在することを強く示唆するものである。今年度はこのカスパーゼ活性化パターンを時空間的に制御する遺伝子明らかにするために、遺伝学的手法とSCAT3を用いたライブイメージングにより同定することを試み、現在までに数種類の変異体に関してその役割を明らかにした。そのうちβFTZ-F1遺伝子変異体において、カスパーゼ活性化が完全に抑制するだけでなく活性化パターンがランダムになっていることを見出した。また、本変異体のsalivary glandをin vitroにてエクダイソン刺激をしたところ、細胞死は抑制されず、wild typeと同様にランダムなカスパーゼ活性化パターンが認められた。よって、本変異体では、salivary glandの細胞死実行因子ではなく、細胞死を誘導するエクダイソン放出に関与すると考えられた。また、本遺伝子変異体ではエクダイソンが関与する足の伸展や頭部形態形成が抑制されていた。以上のことから、本遺伝子は、エクダイソン放出における量・あるいは空間的入力様式を制御することで、カスパーゼの活性化パターンを制御していることが示唆された。

到去年，据透露，果蝇唾液腺中的胱天冬酶激活始于唾液腺前侧的几个细胞，并且胱天蛋白酶活性传播到后侧。此外，使用一种培养孤立的唾液腺并诱导细胞死亡的系统，使用FRET使用caspase指标SCAT3分析了caspase激活模式，这表明激活启动的细胞是完全随机的。这强烈表明，体内观察到的模式不仅是细胞之间敏感性的差异，而且还存在体内特异性的ectdyson信息处理机制。今年，我们试图通过使用遗传技术和SCAT3实时成像来鉴定调节这种caspase激活模式的基因，并揭示了它们迄今为止几种变体的作用。其中，我们发现不仅完全抑制了βftz-F1基因突变体中胱天蛋白酶激活的完全抑制，而且激活模式是随机的。此外，当在体外刺激该突变体的唾液腺时，没有抑制细胞死亡，并且观察到随机的caspase激活模式，类似于野生型。因此，该突变体被认为参与Exdyson释放，该释放会导致细胞死亡，而不是唾液腺细胞死亡强制执行的因素。此外，该基因突变体抑制了腿部和头部形态发生的延伸，涉及Exdyson。从以上，建议该基因通过控制ectodyson释放中的量或空间输入模式来调节caspase的激活模式。