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

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。

去年，我们发现果蝇唾液腺中的 caspase 激活始于腺体前侧的几个细胞，并且 caspase 活性传播到后侧。此外，我们使用将分离的唾液腺作为器官培养并用蜕皮激素诱导细胞死亡的系统，使用 FRET 分析了 caspase 激活模式，结果表明出现的细胞是完全随机的。这强烈表明体内观察到的模式不仅仅是细胞之间敏感性的差异，而是存在体内特异性的蜕皮激素信息处理机制。今年，我们将使用遗传方法和使用 SCAT3 的实时成像来识别揭示的时空控制这种 caspase 激活模式的基因。其中，他们发现在βFTZ-F1基因突变体中，不仅caspase激活完全被抑制，而且激活模式是随机的。此外，当体外用蜕皮激素刺激该突变体的唾液腺时，细胞死亡并未受到抑制，并且观察到随机的半胱天冬酶激活模式，与野生型相似。因此，这种突变体被认为参与了蜕皮激素的释放，从而诱导细胞死亡，而不是唾液腺中的细胞死亡执行因子。此外，在该基因突变体中，与蜕皮激素相关的腿部伸展和头部形态发生受到抑制。上述结果表明该基因通过控制蜕皮激素释放的量或空间输入模式来控制caspase的激活模式。

项目成果

Drosophila caspase transduces Shaggy/GSK-3β kinase activity in neural precuorsor development

果蝇半胱天冬酶在神经前体发育中转导 Shaggy/GSK-3β 激酶活性

• 发表时间: 2005
• 期刊: EMBO Journal 24・21
• 作者: Ohji M;Arai T;Midorikawa S;Harino H;Masuda R;Miyazaki N;林 紘一郎 編著(第7章 樺島 榮一郎);林 紘一郎編著(第7章 樺島 榮一郎);小笠原 弘幸;小笠原 弘幸;小笠原 弘幸;小笠原 弘幸;内藤 準;内藤 準;馬場紀寿;馬場 紀寿;Norihisa BABA;馬場 紀寿;金 成垣;金 成垣;金 成垣;〓〓〓(金 成垣);(翻訳書)〓〓〓(金 成垣);片岡大右;片岡 大右;大橋洋一(編);倉田 剛;倉田 剛;倉田 剛;Erina Kuranaga;Hirotaka Kanuka
• 通讯作者: Hirotaka Kanuka