| アポトーシスの過程では、カスパーゼと呼ばれる一群のプロテアーゼが活性化され、種々の細胞内分子を切断するとともにCAD（caspase-activated DNase）を活性化し、染色体DNAを切断する。本研究は、CADの活性化機構、反応機構およびアポトーシスにおける染色体DNA切断の生理作用を解析することを目的としたが、以下の成果が得られた。すなわち、CADとそのinhibitor(ICAD)のN−末端に存在する領域は共通の構造を持ち、複合体を形成すること、CADによるDNA切断の機構が哺乳類ばかりでなくハエでも保存されていることが示された。また、CADの系が欠損したマウスを樹立することにより、アポトーシスの際起こるDNA切断はアポトーシス細胞内に存在するCADによるものばかりでなく、マクロファージがアポトーシス細胞を貪食した後、マクロファージのDNaseIIによっても起こること、さらにDNaseII欠損マウスの解析からこの酵素は赤血球の脱核過程にも関与していることが明らかになった。 |
| 長田研究代表者は、アポトーシスの分子機構メカニズムの研究において世界をリードしており、その先駆的な業績は、ここに改めて指摘するまでもない。 本プロジェクトにおいては、幾つかのテーマについて多くの興味ある成果が得られた。まず、プロテアーゼ活性を持つカスパーゼによるDNaseの活性化、その活性化機構、その阻害剤であるICADによるCADの阻害機構などについて多くの知見が得られたが、結論としては、CADの本体としては、ヒスチジン残基を活性部位にもつDNaseであることが明らかになり、また、CADの活性を抑制するICADは、CADがそれと反応するDNAに結合する過程を阻害することによって、CADによるDNAの分解を阻害することが明らかになった。一方、CAD,ICADタンパクの構造の解析も進められ、精製したこれら蛋白質の構造がNMRによって決定された。これらの構造解析の結果によると、これらタンパクの N−末端領域における親水性のアミノ酸の領域において相互作用し複合体を形成する。このことはCADのタンパクの合成時にそのN−末端部分の合成と同時にICADが結合し、CADのfoldingを促進すると推定された。
一方、染色体DNAの分解を伴ったアポトーシスは、哺乳動物のみでなく、ハエや線虫などでもみられる現象であることから下等生物におけるアポトーシスの特性を検討した。その結果、ハエにおいては、哺乳動物と相同性を持つCAD,ICADと遺伝子が見出されたが、CADの活性化には、異なった蛋白質分解機構が示唆された。今後、これら下等生物におけるアポトーシスの機構の解明とその哺乳動物における機構との比較が検討される予定である。 一方、アポトーシスにおける染色体DNA分解の生物学的意義、特にCAD,ICAD遺伝子の生体における役割を解析するために、改変ICAD遺伝子を導入したトランスジェニックマウスを樹立し、その様々な表現系の解析を行った。その結果の興味ある知見のひとつとして、マクロファージが アポトーシス細胞を貪食し、その染色体DNAを分解すると想定された。その為、この酸性DNaseII遺伝子をノックアウトしたマウスを樹立したところ、このマウスは重度の貧血を示し、生後すぐ死亡した。この結果の示唆するところは、マクロファージが赤血球の分化段階、特に脱核において積極的に関与し、マクロファージによって貪食された核のDNAは、DNaseIIによって分解されるという、極めて興味深い結果が得られた。 |
| 長田研究代表者の研究は、今後、多くの方面での発展が期待されるが、特に興味深い点はDNA分解の機構にマクロファージが関与してくることであり、実際のDNA分解にはDNaseIIが関与していることである。この点において今後、これらアポトーシスに関係する遺伝子をノックアウトすることにより、CAD,DNaseIIの両遺伝子を欠損したマウスを作製し、アポトーシスにおけるDNA分解の意義を検討するとのことである。 |
| 長田研究代表者のこれまでの研究は、評価員の中で高く評価された。但し、当初の研究プロジェクトの提案とは、やや異なった方面に進捗しているとの指摘もあったが、むしろこのような予想外の展開を高く評価する意見も多く、アポトーシスにともなうDNA分解の生物学的意味を分子レベルにおいて広範な生物現象の説明に応用、展開して行くということの重要さを指摘する意見も多く、全般的に評価は極めて高かった。 |